Makalah Pbl 1

Makalah PBL 1 Mata Kuliah Termodinamika Teknik Kimia

Disusun Oleh: Kelompok 5 Nida Fathia

1506673170

Jessica Zivani Wahono

1506673252

Ahmad Rafif

1506673265

Chriscavin Jitas Putra

1506673416

Muhammad Arif Henryawan

1506737470

Silvya Yusri

1506695480

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Depok, Februari 2017 DAFTAR ISI

DAFTAR ISI.........................................................................................................................................i

BAB I : PENDAHULUAN..................................................................................................................1

Latar Belakang..................................................................................................................................2

BAB II : PEMBAHASAN MASALAH...............................................................................................3

2.1 ....................................................................................................................................................3 2.2 ....................................................................................................................................................7 2.3 ....................................................................................................................................................9 2.4 ..................................................................................................................................................12 2.5 ..................................................................................................................................................13 2.6 ..................................................................................................................................................14 2.7 ..................................................................................................................................................16 2.8 ..................................................................................................................................................18 2.9 ..................................................................................................................................................26 2.10 ................................................................................................................................................30

BAB III : PENUTUP..........................................................................................................................31

Kesimpulan.....................................................................................................................................31

DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................................................32

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang Termodinamika merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara panas dan bentuk energi lain (kerja). Di dalam aktivitas kehidupan manusia sehari-hari terdapat peristiwa-peristiwa yang dapat dikaitkan dengan termodinamika. Dalam mempelajari ilmu termodinamika erat kaitannya dengan tiga faktor utama yang mempengaruhi sifat kimia fisika suatu materi yaitu tekanan (p), volum (V) dan suhu (T). Ketiga faktor tersebut berperan penting untuk menentukan wujud atau fasa suatu materi dan membentuk sebuah diagram tiga dimensi (3D) yang sering disebut diagram pv-T. Namun seringkali sulit memahami diagram tiga dimensi, maka diagram tersebut dikonversi menjadi diagram dua dimensi (2D) melalui proyeksi pada bidang. Proyeksinya tersebut menghasilkan diagram p-T, diagram p-v dan diagram T- v. Pada makalah ini akan dijelaskan bagaimana mengaplikasikan prinsipprinsip termodinamika pada kehidupan sehari-hari. Selain itu, di dalam makalah ini akan dibahas perilaku PVT zat murni khususnya air, kesetimbangan antar fasa, derajat kebebasan, gas ideal, faktor asentrik, persamaan Gibbs, faktor kompresibilitas dan penggunaan steam table untuk aplikasi kehidupan sehari-hari.

BAB II PEMBAHASAN MASALAH

2.1

Gambar 1 menunjukkan diagram PvT senyawa murni. Berikut ini adalah beberapa pertanyaan dari Mimi dalam Bahasa Inggris untuk anda jawab. Explain the following: (1) a substance; (2) a saturated condition; (3) phase equilibrium or equilibrium between phases; (4) intensive and extensive properties; (5) degree of freedom obtained using the Gibbs phase rule; (6) why the degree of freedom of the surfaces of one (S/L/V), two (S-L/L-V/S-V), and three (SLV) stable phases (triple line) are two, one, and zero, respectively.

Gambar 1 Diagram PvT senyawa murni yang (a) berekspansi dan (b) berkontraksi sewaktu membeku

Zat (substance) merupakan materi yang memiliki massa dan menempati ruang, serta memiliki sifat dan komposisi yang dapat dibedakan dari zat yang lain. Zat murni (pure substance) merupakan zat yang seragam dan tidak bervariasi komposisi kimiawinya. Zat murni dapat berada di dua fasa yang berbeda, namun komposisi kimianya tetap di kedua fasa tersebut. Fasa sendiri merupakan suatu kuantitas materi yang homogen baik dalam komposisi kimianya maupun struktur fisikanya. Homogenitas dalam hal struktur fisik berarti seluruh materi dalam kondisi padat, cair, atau gas. Suatu zat, baik murni maupun tidak, memiliki dua sifat termodinamika, yaitu sifat intensif (intensive properties) dan sifat ekstensif (extensive properties). Sifat intensif merupakan sifat yang independen dari ukuran sistem, atau memiliki besaran yang sama baik pada keseluruhan sistem maupun pada bagian-bagian dari sistem (jika sistem dibagi-bagi). Sifat intensif dapat berubah terhadap posisi dan waktu, contohnya densitas, volum spesifik, tekanan, dan temperatur. Sedangkan

sifat ekstensif merupakan sifat yang berubah-ubah mengikuti ukuran sistem, atau memiliki besaran keseluruhan sistem yang merupakan jumlah dari bagian-bagian sistem (jika sistem dibagi-bagi). Sifat ekstensif bisa berubah terhadap waktu, contohnya massa, volume, energi, dsb Pada termodinamika juga terdapat equilibrium. Equilibrium adalah suatu kondisi terjadinya kesetimbangan antara gaya-gaya yang berlawanan pada suatu system dan juga pengaruh lain. Kesetimbangan ada beberapa jenis yaitu mechanic, thermal, phase, dan chemical equilibrium. Sistem berada pada kondisi equilibrium jika ketika system diisolasi dari lingkungan, tidak terjadi perubahan yang dapat diamati. Pada equilibrium, seluruh bagian system berada pada tekanan dan temperatur yang sama. Pada system multifasa, karena total jumlah zat tetap konstan, jika jumlah salah satu fasa bertambah, maka jumlah zat pada fasa lain berkurang secara equivalen. Pada kondisi ini, fungsi molar Gibbs sama pada kedua fasa. Pada zat murni, hubungan antara tekanan, temperatur, dan volum spesifik antar fasa dapat diketahui dengan menggunakan diagram PvT. Diagram PVT merupakan diagram tiga dimensi dengan koordinat tekanan (p), temperatur (T), dan volume spesifik (v) untuk menunjukkan fasa suatu zat. Fasa suatu zat bisa berupa satu fasa (single phase), dua fasa (two phases), atau ketiga fasa berada dalam kesetimbangan (triple point). Kondisi jenuh (saturated state) adalah kondisi di mana perubahan fasa dimulai atau berakhir, misalnya air dalam kondisi jenuh akan mudah berubah menjadi uap, begitu pun sebaliknya. Pada titik ini, campuran uap dan cairan bisa berada bersamaan pada suatu tekanan dan temperatur tertentu.

Diagram PVT akan lebih mudah dijelaskan dengan memproyeksikannya ke bidang-bidang: 1. Diagram p-V : diproyeksikan ke bidang p-V 2. Diagram p-T : diproyeksikan ke bidang p-T 3. Diagram T-V : diproyeksikan ke bidang T-V

1. Diagram p-V

Gambar 2 Diagram p-V

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

Diagram p-V menunjukkan zat suatu fasa dalam kondisi isotermal (temperaturnya konstan). Bila temperaturnya konstan di bawah temperatur kritis, tekanan akan konstan saat melewati daerah dua fasa (garis putus-putus pada diagram p-V) kemudian akan turun saat melewati daerah satu fasa. Bila keadaan temperaturnya konstan dengan besarnya lebih dari atau sama dengan temperatur kritis, tekanan akan turun seiring dengan meningkatnya volume spesifik. Ini disebabkan garis tidak memotong daerah dua fasa. Kejadian ini berhubungan dengan Aturan Fasa Gibbs yang akan dijelaskan selanjutnya. Dari aturan fasa Gibbs, didapatkan degree of freedom atau derajat kebebasan 1 (F = 1). Itulah mengapa jika temperaturnya konstan di bawah temperatur kritis, tekanan akan konstan saat melewati daerah dua fasa. Artinya, variabel intensif yang bisa berubah adalah tekanannya. Diagram p-V menunjukkan hubungan bahwa tekanan berbanding terbalik dengan volume spesifik.

2. Diagram p-T

Gambar 3 Diagram P-T

Sumber http://engineering-references.sbainvent.com

Diagram p-T merupakan diagram dua dimensi yang paling umum digunakan. Diagram ini secara jelas membagi tiga daerah yang dipisahkan oleh garis-garis sebagai batas kesetimbangan antara dua fasa. Garis-garis tersebut:



Sublimasi

: kesetimbangan antara fasa padat dan uap.

 Penguapan : kesetimbangan antara fasa cair dan uap. Garis ini berakhir di titik kritis karena pada titik kritis tersebut, fasa cair dan uap tidak dapat dibedakan lagi.  Leleh : kesetimbangan antara fasa padat dan cair. Kemiringan garis tergantung pada jenis zat. Jika zat berjenis yang mengembang ketika membeku, kemiringan garis menjadi negatif (garis putus-putus). Contoh zat yang mengembang ketika membeku adalah air. Sebaliknya, jika zat berjenis yang menyusut ketika membeku, kemiringan garis positif. Hampir semua zat menyusut ketika membeku.

3. Diagram T-v

Gambar 4 Diagram T-v

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

Diagram T-v merupakan diagram yang menunjukkan fasa zat dalam kondisi isobarik (tekanan tetap). Hampir sama seperti diagram p-V, bila tekanannya konstan di bawah tekanan kritis, temperatur akan konstan saat melewati daerah dua fasa (garis putus-putus) kemudian naik saat melewati daerah satu fasa. Bila keadaan tekanannya konstan dengan besarnya lebih dari atau sama dengan tekanan kritis, temperatur akan naik seiring dengan meningkatnya volume spesifik karena tidak melewati daerah dua fasa. Diagram T-v menunjukkan hubungan antara temperatur yang berbanding lurus dengan volume spesifik. Pada umumnya, yang bisa dinyatakan dari suatu diagram PvT hanya 3 hal, yang pertama adalah komposisi dan dua lainnya sebagai tekanan, temperatur, atau volum spesifik untuk mengetahui kondisi suatu sistem. Aturan fasa Gibbs (Gibbs Phase Rule) mengatur jumlah variabel independen yang harus dipenuhi untuk

memperoleh keadaan intensif tertentu. Varians yang dimaksud pada Gibbs phase rule merupakan jumlah variabel intensif yang bisa diubah-ubah tanpa mengubah fasa yang ada pada kesetimbangan. Aturan fasa Gibbs dirumuskan sebagai F=C+2–P

(1)

Dengan F adalah derajat kebebasan (degree of freedom), yaitu jumlah variansi yang dapat berubah secara independen terhadap jumlah fasa (P) pada equilibrium, dan C adalah jumlah komponen dalam sistem. Jika ada dua fasa pada sistem 1 komponen, misalnya pada kondisi saturated liquid atau saturated vapor, maka F=1. Salah satu dari temperatur atau tekanan harus ditentukan untuk menentukan sifat sistem. Misalnya, pada kondisi saturated vapor, dimana uap dan liquid berada dalam kesetimbangan. Apabila salah satu variabel antara temperatur atau tekanan diubah, maka sesuai dengan grafik dan Gibbs phase rule, variabel lainnya akan berubah mengikuti yang ditetapkan. Namun, kondisi ini tidak terjadi lagi setelah tekanan/temperatur dinaikkan mencapai suatu titik, dimana pada pada titik tersebut densitas uap sama dengan densitas liquid. Titik ini dinamakan titik kritis, karena setelah titik ini dilalui, maka batas antar kedua fasa akan menghilang dan menjadi fluida superkritis. Jadi, critical point adalah titik dimana terdapat keadaan uap dan cair pada kesetimbangan dimana sifat fisis-kimia antara uap dan cair akan menjadi sama. ∂2 p 2 ∂V

( ) ( ) ∂p ∂V

=

T

(2)

T

Jika ada dua fasa pada 2 komponen, misalnya pada campuran CO2 dan air, maka sistem memiliki F=2 atau disebut bivariant, karena baik temperatur maupun tekanan dapat diubah-ubah atau divariasikan tanpa khawatir akan mengubah fasanya. Namun, apabila terdapat tiga fasa dalam satu komponen, maka F=0 dan disebut kondisi invariant, hal ini merupakan kondisi unik yang spesifik untuk setiap jenis zat tertentu, yang disebut sebagai triple point. Jadi, definisi triple point adalah suatu titik dengan kondisi tekanan dan temperatur tertentu untuk setiap zat dimana pada kondisi tersebut zat akan memiliki tiga fasa dalam satu sistem yaitu padat, cair, dan gas; ketika salah satu dari variabelnya diubah, maka kondisi sistem ini akan langsung berubah (invariant, tidak dapat divariasikan).

2.2

Mimi adalah mahasiswi teknik kimia pada sebuah perguruan tinggi di kota Padepokan. Mimi berhasil menyelesaikan permasalahan termodinamika yang diberikan dosennya dan sekarang dia menantang anda untuk dapat menyelesaikan masalah tersebut secara bersamasama dalam kelompok. Berikut permasalahannya:

Gambar 5 menunjukkan botol berisi air dan uap air di atasnya. Massa tak dapat masuk dan keluar dari botol tersebut Karena adanya gabus yang memiliki massa 20 gram. Suhu air maupun botol sama dengan suhu ruang di Depok, yaitu 250C. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut (7) Berapakah derajat kebebasan fluida di dalam botol? Jelaskan. (8) Berapa tekanan di dalam botol? (9) Jika volum botol adalah 2L dan air mengisi 40% ruang dalam botol, hitung jumlah molekul uap air yang ada pada uap air di atasnya. (10) Jika botol dan air dipanaskan, tentukanlah pada suhu berapa sumbat akan terlepas dari mulut botol, dengan asumsi bahwa tidak ada friksi antara sumbat dengan botol dan botol tidak pecah. (11) Jika botol didinginkan di dalam lemari es, apakah membuka tutup botol menjadi lebih mudah atau lebih sukar, jelaskan.

Gambar 5 Air dalam botol

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

(7) Derajat kebebasan fluida dalam botol dihitung dengan menggunakan aturan fasa Gibbs. C = 1 karena dalam sistem hanya terdapat satu komponen, yaitu air P = 2 karena dalam sistem, komponen berada dalam fasa cair dan uap Maka dimasukkan ke persamaan (1) sehingga F = C +2 – P =1+2–2 =1 Jadi sistem air dalam botol tersebut univariant, di mana hanya satu variansi (tekanan, temperatur, atau volume) dapat diubah tanpa mengubah jumlah fasa yang berada dalam sistem tersebut. (8) Pada sistem tersebut, air dan uap air berada dalam kondisi setimbang. Berdasarkan tabel kukus (steam table),

Gambar 6 Tabel kukus untuk air dan uap air Sumber: Steam Table by ASME (2006)

Diketahui pada suhu 250C, tekanan air dan uap air adalah 0.003170 MPa. Karena keduanya memiliki tekanan yang sama, maka tekanan total dalam sistem adalah 0.003170 MPa. (9) Volume botol 2L dan air mengisi 40% botol, uap air mengisi 60% botol. Volume air = 2L * 40% = 0,8 L Volume uap air = 2L * 60% = 1,2 L Jumlah molekul uap dapat dicari dengan menganggap uap air sebagai gas ideal, menggunakan persamaan PV =nRT

(3)

jumlah molekul , P = 0,003170 MPa = 3,170 kPa, V = 1,2 L, R = 23 6,02∗10 8,314 L.kPa/K.mol, dan T = 250C = 298K. Maka, Di mana

n=

3,170 kPa∙ 1,2 L=

jumlah molekul L∙ kPa ∙ 8,314 ∙298 K 23 K ∙ mol 6,02∗10 molekul mol

Jumlah molekul = 9,243 x 1020 molekul. (10) Jika botol dipanaskan, maka suhu sistem berupa air akan naik. Akibatnya, sebagian dari air berubah fasa menjadi uap air yang pada suhu yang sama memiliki volum spesifik lebih besar dari air. Karena volume dalam botol konstan, maka tekanan akan naik akibat perubahan fasa menjadi uap. Akibatnya, pada suhu tertentu tekanan di dalam botol akan lebih tinggi dari tekanan di luar sistem. Tekanan dalam botol yang lebih tinggi dari tekanan di luar botol mengakibatkan sumbat botol terdorong ke luar dengan asumsi botol tidak pecah ketika dipanaskan dan tidak terjadi friksi antara mulut botol dengan sumbat botol. Jika

diasumsikan bahwa tekanan di luar sistem adalah 1 atm atau 0,101325 MPa, maka sumbat akan terlepas setelah tekanan di dalam sistem lebih tinggi dari 0,101325 MPa. Berdasarkan tabel kukus, dengan menggunakan interpolasi, kondisi tersebut terjadi pada suhu 99.870C atau mendekati 1000C.

Gambar 7 Tabel kukus untuk kondisi jenuh Sumber: Steam Table by ASME (2006)

(11) Jika botol dimasukkan ke dalam lemari es, suhu botol dan air di dalamnya akan menurun sehingga terjadi pengembunan uap air yang mengakibatkan berkurangnya kualitas uap dan bertambahnya air dalam botol. Akibatnya, volum spesifik komponen akan berkurang sehingga tekanan dalam botol juga berkurang yang mengakibatkan sumbat akan lebih sulit dibuka karena tidak adanya tekanan dari dalam botol yang memudahkan untuk membuka sumbat. 2.3 It is nice to be able to understand phase diagrams and use them to explain real-life phenomena. Please refer to gambar 1. Use P-T and/or Pv diagram as you think appropriate to explain why: (12) the solid phase is very steep compared to the surfaces of the other two phases in terms of the distance and the interaction between water molecules in each phases; (13) skaters could glide easily across ice wearing an ice-skating shoes; (14) it takes longer to boil eggs in Bandung than it is in Jakarta using exactly the same cooking utensils, amount of water, eggs, and heating conditions. Diagram p-v Proyeksi diagram tiga dimensi p-v-T ke dalam diagram p-v diperlihatkan pada gambar di bawah. Pada diagram tersebut tampak garis-garis isotermal (suhu tetap). Pada grafik di bawah, dapat dilihat bahwa pada suhu di bawah titik kritis, maka tekanan akan konstan ketika melalui daerah dua fasa cair-uap, tetapi pada daerah satu fasa ( cair atau gas) maka tekanan akan turun pada temperature tetap dan volume spesifik naik (kurva ditunjukkan tanda panah merah). Sedangkan saat temperature sama atau lebih dari temperature kritis (T c), maka tekanan akan menurun secara terus menerus pada temperature tetap dan volume spesifik meningkat (kurva ditunjukkan oleh tanda panah biru). Hal ini terjadi karena kurva tersebut tidak memotong pada daerah dua fasa cair-uap.

Gambar 8 Diagram P-v

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

Diagram p-T Ketika gambar permukaan p-v-T diproyeksikan pada diagram p-T (gambar 4), daerah padatan-cairan menjadi garis peleburan, daerah cairan-uap menjadi garis penguapan dan daerah padatan-uap menjadi garis sublimasi. Garis tripel diproyeksikan menjadi titik tripel. Diagram p-T adalah jalan untuk menunjukkan suatu fase zat karena pada diagram tersebut , tiga fase dari zat dipisahkan secara jelas melalui garis, yaitu garis peleburan ( kesetimbangan fase padat dan cair), garis penguapan ( kesetimbangan fase cair dan uap), garis penyubliman (kesetimbangan fsae padat dan uap). Ketiga garis tersebut bertemu di titik tripel. Titik tripel adalah ketika suatu zat berada pada kesetimbangan fase padat, cair dan uap.

Gambar 9 Diagram P-T

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

Fasa solid pada diagram terlihat sangat curam dikarenakan oleh volume fasa padat yang kecil, atau dengan kata lain jarak antara molekul lebih kecil dibandingkan fase liquid dan fasa gas. Seseorang dapat meluncur dengan mudah pada ice skating dengan menggunakan sepatu khusus yang memiliki pisau tipis dibawahnya. Hal ini terjadi Karena: 1. Adanya tekanan yang dihasilkan oleh skater pada lapisan es arena ice skating Tekanan yang dihasilkan dari blade shoes memaksa fase berubah dari fasa padat ke fasa cair dan ketika blade shoes melewati es maka tekanan akan kembali normal dan fase kembali berubah dari fasa cair ke fasa padat.

2. Perhitungan tekanan Luas skating blade dimisalkan : 750 mm2- 1200mm2 Berat skater dimisalkan : 700 N Tekanan yang dihasilkan yaitu : 5.8 atm o

Suhu dari lapisan es :-4 C    

Gambar 10 Diagram PvT es meleleh di bawah blade sepatu ice skating Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

Memasak telur lebih lama matang di Bandung dikarenakan oleh letak bandung yang lebih tinggi daripada Jakarta. Perbedaan ketinggian ini menyebabkan penurunan titik didih ketika memasak di Bandung. Oleh karena itu telur akan membutuhkan waktu lebih lama untuk matang di Bandung dibandingkan dengan di Jakarta. 2.4 It is nice to be able to read steam table and understand the meaning of all of the variables in the table. Find from the steam table: (15) the pressure, the volume, and temperature of water at its critical and triple point; (16) the density of ice, water, and water vapor at ambient condition (25oC); (17) the phase or phases in a system at the following conditions point A (5 bar, 151.9oC), point B (5 bar, 200oC), point C (2.5 MPa, 200oC). (15) dalam menjawab bagian ini, kita harus mengerti terlebih dahulu apa yang dimaksud dengan critical dan triple point. Critical point merupakan titik pada diagram fasa dimana garis saturated liquid dan saturated vapor bertemu. Apabila sebuah substansi telah mencapai kondisi critical point, maka liquid dan gas phase pada substansi tersebut mempunyai densitas yang sama dan indistinguishable. Sedangkan Triple Point merupakan titik pada diagram fasa dimana boiling line, freezing line, dan sublimate line bertemu. Apabila sebuah substansi berada pada titik triple point, maka solid. liquid, dan vapor phase dari substansi mencapai titik ekuilibrium. Berdasarkan steam table yang dibentuk oleh ASME (2006), penulis dapat langsung mengetahui nilai tekanan, volume, dan suhu dari air pada critical point. Dimana nilainya secara berurutan adalah 22.064 MPa; 0.003106 m 3/kg (Volume Liquid & Volume Vapor); 646.946 K.

Gambar 11 Tabel kukus yang menunjukkan critical point Sumber: Steam Table by ASME (2006)

Sedangkan dalam menentukan nilai tekanan, volume, dan suhu air pada triple point, penulis hanya perlu melihat baris pertama pada table Saturated Steam (Temperature) pada Steam Table. Dimana nilainya secara beurutan adalah 0.0006117 MPa; 0.0010002 m3/kg (Volume Liquid) & 206.00 m3/kg (Volume Vapor); 273.001 K. Latar belakang penulis hanya perlu melihat baris pertama pada table Saturated Steam (Temperature) pada Steam Table adalah pada table tersebut, nilai entropy (liquid)-nya bernilai 0. Hal tersebut mengindikaskan bahwa steam table ini menggunakan titik referensi triple point dalam pembentukannya.

Gambar 12 Tabel kukus air dan uap air jenuh Sumber: Steam Table by ASME (2006)

(16) Berdasarkan data pada steam table, kita dapat menentukan densitas dengan rumus: 1/specific volume. Dimana pada steam table suhu 25oC nilai specific volume untuk water & vapor secara berurutan adalah 0.0010030 m3/kg dan 43.341 m3/kg. sehingga kita dapat menentukan densitas dari water & vapor dengan data dan rumus tersebut dan hasil akhirnya secara berurutan adalah 997.0090 kg/m 3 dan 0.023 kg/m3. Penulis tidak dapat menentukan densitas es pada 25oC karena pada dunia riil tidak ada es yang terbentuk pada suhu 25oC.

Gambar 13 Tabel kukus

Sumber: Steam Table by ASME (2006)

(17) Sebelum menentukan fasa pada setiap kondisi, terlebih dahulu penulis mengkonversi unitnya sehingga identik dengan unit pada steam table. Setelah itu, baru penulis dapat menentukan fasanya sesuai dengan steam table 

Point A 5 bar = 72.5 psia 151.9oC = 305.42oF

Berdasarkan data yang diberikan dan setelah menyamakan dengan steam table, kondisi ini berada pada fasa saturated water & steam. Artinya kondisi ini terdapat fasa cair dan fasa uap 

Point B 5 bar = 72.5 psia 200oC = 392oF Berdasarkan data yang diberikan dan setelah menyamakan dengan steam table, kondisi ini berada pada fasa superheated steam. Artinya kondisi ini hanya terdapat fasa uap



Point C 2.5 MPa = 362.59 psia 200oC = 392oF 5 bar = 72.5 psia 151.9oC = 305.42oF Berdasarkan data yang diberikan dan setelah menyamakan dengan steam table, kondisi ini berada pada fasa subcooled liquid. Artinya kondisi ini hanya terdapat fasa cair.

2.5 Given the following two dimensional PT diagram obtained from the three dimensional PVT diagram given above, do you think the relative position (read: the p-T coordinate) of the three phases (solid, liquid, vapor) make sense? Diagram fasa tiga dimensi menampilkan fasa senyawa murni pada koordinat Cartesius dengan tiga variabel termodinamika, yaitu tekanan (P), temperatur (T) dan volume (V). Tampilan dari diagram fasa ini dapat diubah menjadi 2 dimensi yang lebih sederhana, yaitu dengan memperhatikan 2 variabel saja (diagram P-T atau PV). Berdasarkan gambar di bawah, diagram fasa 2 dimensi memberikan posisi yang kurang lebih sama dengan diagram fasa 3 dimensi. Perbedaannya hanya dari sudut pandang pembacaan diagram saja. Sehingga diagram fasa 2 dimensi P-T dapat digunakan untuk menentukan fasa yang terdapat dalam senyawa murni dengan memperhatikan tekanan dan temperaturnya saja.

Gambar 14 Proyeksi diagram PvT Sumber: www.physics.utoronto.ca

2.6 In both PT and PV diagram of water show the path of the following processes: (18) water initially at a higher pressure than its saturation pressure (compressed liquid), is brought 30 psia at constant temperature until the water just begins to form vapor (path 1-2); then it was heated at constant pressure until its enthalpy is six times the enthalpy of saturated water at 30 psia (path 2-3); (19) mixture of water and water vapor in equilibrium having quality of 50% is heated at a temperature of 130C until its specific volume reached 3.2 times the specific volume of the mixture at initial state. Pada kondisi 1: Tekanan diatas jenuh diturunkan sebesar 30 psia. Pada kondisi tersebut vapor tepat terbentuk pada temperatur konstan. Hal ini merupakan kondisi proses isotermal yang dapat dilihat pada gambar 1 dan 2 melalui lintasan 1-2. Pada diagram P-V yang ditunjukkan oleh gambar 1, terlihat perubahan tekanan dan volume. Pada diagram P-T yang ditunjukkan oleh gambar 2, terlihat perubahan tekanan dan perubahan dari fasa cair ke kesetimbangan uap-cair. Pada kondisi 2: Temperatur dinaikkan hingga entalpi meningkat menjadi enam kali pada tekanan tetap merupakan kondisi proses isobarik yang ditunjukkan oleh lintasan 2-3. Pada gambar 1 yang menunjukkan diagram P-V dibutuhkan perubahan fasa dari uap-cair menjadi uap, setelah itu barulah terjadi perubahan temperatur pada kondisi isobarik serta terjadi perubahan volum spesifik yang meningkat. Pada diagram P-T (gambar 2) terjadi perubahan fasa dari kesetimbangan uap-cair menjadi uap.

Gambar 15 Diagram P-v

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

Gambar 16 Diagram P-T

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

Pada kondisi awal, sistem berada dalam kesetimbangan antara cair dan uap dengan kualitas 50% (titik 1). Di dalam soal ini, suhu dipanaskan menjadi 130 ˚C sampai volumenya menjadi 3.2 kali volume sebelumnya. Dengan volume menjadi 3.2 kalinya, menandakan fasa cair banyak menguap kemudian berubah fasa menjadi uap mengambil ruang lebih besar (path 1-2).

Gambar 17 Diagram P-v

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

Gambar 18 Diagram P-T

Sumber: http://engineering-references.sbainvent.com

2.7 If you use the following equation to represent vapor pressure as a sat

(¿ p )=a+ bT ln¿ and you know that the equation is valid at the lower and the upper limit of temperature (triple and critical temperature, respectively). How could you determine the values of parameter a and b?

function of temperature:

Berdasarkan persamaan di atas, tekanan uap jenuh merupakan fungsi dari temperatur. Penentuan paramater a dan b dilakukan dengan menggunakan data uap jenuh air (steam table) dengan rentang data dimulai dari triple point ( 273,16 K, 0,611 kPa) hingga critical point (674 K, 22080,5 kPa).

Gambar 19 Tabel data tekanan uap jenuh dan temperatur air Sumber: J.M Smith et al, Appendiz F.1 Saturated Steam sat

(¿ p )=a+ bT , maka dilakukan plotting dengan ln ¿ menggunakan excel dimana T sebagai sumbu x dan ln p sat sebagai sumbu y sehingga didapat persamaan garis y= bx + a. Dari plotting tersebut dihasilkan grafik sebagai berikut:

Berdasarkan persamaan

Saturated Pressure of Water ln Psat vs Temperature 12 10

f(x) = 0.03x - 5.57 R² = 0.93

8 6 4 2 0 200 -2

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

Temperature (K)

Gambar 20 Grafik pressure of saturated water

Dari grafik tersebut didapatkan persamaan garis y= 0,0257–5,5728. Dengan menggunakan persamaan garis tersebut didapatkan nilai a = -5,5728 dan b = 0,0257. 2.8 Natural gas transportation over long distances could be done efficiently if gas is shipped either as liquefied natural gas (LNG) or compressed natural gas (CNG). If the ship carge capacity is 2500 m3, determine which mode of transportation could accomodate more natural gas each trip? Assume the following storage condition : 1 bar and -162 C for LNG and 125 bar and room temperature for CNG. To do calculations, use the compressibility factor that could be downloaded from the internet(Savidge : compressibility of natural gas). Compare your results with the values calculated using the generalized correlation for z proposed by Pitzer, employing the acentric factor. Assume natural gas to be pure methane and report the difference in percent values. Explain the difference between two parameter and three parameter generalized correlation. Define the acentric factor using your own words. Data yang diketahui dari soal Volume : 2500 m3 LNG Tekanan

: 1 bar (= 0,987 atm)

Suhu

: -162 C (= 111 K)

: 125 bar (= 123,36 atm)

Suhu

: suhu ruang (25o C =

CNG Tekanan 298 K)

Data lain yang diperoleh dari sumber lain Dalam soal diasumsikan LNG dan CNG merupakan metana murni. Dari Appendix B.1 pada Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 6 th Edition karangan Smith, Van Ness didapatkan sifat dari metana murni :

Gambar 21 Tabel sifat senyawa murni

Sumber: J.M Smith et al, Appendiz B. Properties of Pure Species

ω=0.012 Tc = 190.6 K Pc = 45.99 bar Vc = 98.6 cm3/mol =

0,0986 L/mol

Ditanyakan: a. Manakah metode transportasi yang lebih efisien antara LNG dan CNG? b. Membandingkan perhitungan dari data faktor kompresibilitas (savidge) dengan generalized correlation nilai z oleh Pitzer. c. Menjelaskan perbedaan antara generalized correlation 2 paramater dan 3 parameter. d. Menjelaskan definisi acentric factor. Solusi

Perbandingan efisiensi antara LNG dan CNG Dalam jarak yang cukup jauh, gas alam dapat ditransportasikan baik dengan teknologi LNG maupun CNG. Berikut ini, kami jelaskan perbandingan efektifitas antara 2 teknologi tersebut.

LNG (Liquified Natural Gas) LNG merupakan teknologi untuk mengubah gas dari fasa gas menjadi fasa cairnya dengan menggunakan teknologi kriogenik. Dengan demikian maka gas alam dapat ditransportasikan dengan efisien. Namun karena LNG berwujud cair, untuk menghitung jumlah mol yang terkandung dalam LNG tidak bisa digunakan

dengan faktor kompresibilitas karena faktor kompresibilitas hanya digunakan untuk materi berfasa gas. Meskipun liquid memiliki besar faktor kompresibilitas namun sangat kecil dan mendekati nol. Oleh karena itu perhitungan mol LNG menggunakan generalized correlation for liquids. Lydersen, Greenkorn dan Hougen mengajukan two-parameter corresponding states corelation untuk menghitung volume dan densitas cairan. Tr =

T Tc

=

111 190.6

= 0.58 K

¯¿ Pr = = 45.99 = 0.022 bar ¿ Berdasarkan grafik ρr T r dan P r Grafik Korelasi Densitas Tergeneralisasi untuk

P Pc

1

Cairan Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 6 th Edition karangan Smith, Van Ness

Gambar 22 Generalized density correlation for liquids Sumber: J.M Smith et al,

Dengan kondisi T r 0.58 K dan Pr 0.022 ¯¿ maka di dapati perhitungan interpolasi bernilai 2.78. Maka Vc ρr = Vm 0,0986 L /mol 2.78= Vm 0,0986 L/mol Vm= 2.78 Vm = 0.0354 L / mol Mol LNG V Vm= n

ρr

dengan

0.0354 L/mol= n=

2500 kL n

2500 kL 0.0354 L/mol

n = 70486.82 kmol Atau dengan menggunakan Racket equation dengan asumsi bahwa LNG dalam kondisi cair jenuh. 1−T r 0,2857

V sat =V c Z(c ) V sat =98,6 cm 3 / mol ×0,286 (1−0,58) 0,2857 3 V sat =84,8478 cm /mol V mol= V^ 2500 m3 8,48478× 10−5 m3 /mol 7 mol=2,946 ×10 mol mol=

Dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan antara menggunakan generalized density correlation dan Racket equation, hal ini disebabkan karena pada Racket equation mengasumsukan LNG dalam kondisi cair jenuh, padahal dalam grafik generalized density correlation LNG dalam kondisi tak cair jenuh. Dengan demikian, maka lebih valid menggunakan generalized density correlation for liquid, yaitu jumlah mol yang terkandung dalam bentuk LNG sebesar 70486,82 kmol. Sedangkan untuk menghitung besar nilai kompresibilitas LNG tidak dapat menggunakan grafik savidge, namun dengan menggunakan pitzer correlation. LNG Z0 Pr/ 0,0100 0,022 0,0500 Tr 0,55 0,9804 0,0098 0,58 0,60

[(

Z0=

[(

+

??? 0,9849

0,0093

]

X 2−X X −X 1 Y −Y M 1,1+ M 1,2 2 X 2−X 1 X 2− X 1 Y 2−Y 1

) ( ) ) ( ) ]

X 2− X X−X 1 Y −Y 1 M 2,1 + M 2,2 X 2−X 1 X 2 −X 1 Y 2−Y 1

0,022−0,01 0,6−0,58 0,9804+ ( 0.0098 ([ 0,05−0,022 ) ) ] 0,6−0,55 0,05−0,01 0,05−0,01 0,022−0,01 0,58−0,55 +( 0,9849+ ( 0,0093 ) ) [ 0,05−0,022 ] 0,05−0,01 0,05−0,01 0,6−0,55 Z0=

Z 0 =0,69 Pr/ Tr 0,55

0,0100

0,022

0,0500

-0,0314

-0,0043

0,58

???

0,60

-0,0205

-0,0041 Z1

Z 1=

[(

+

[(

]

X 2−X X −X 1 Y −Y M 1,1 + M 1,2 2 X 2− X 1 X 2−X 1 Y 2 −Y 1

) ( ) ) ( ) ]

X 2− X X−X 1 Y −Y 1 M 2,1 + M 2,2 X 2−X 1 X 2 −X 1 Y 2−Y 1

Z 1=

[(

]

0,05−0,022 0,022−0,01 0,6−0,58 (−0,0314)+ (−0,0043) 0,05−0,01 0,05−0,01 0,6−0,55

)

(

)

0,022−0,01 0,58−0,55 (−0,0205)+( (−0,0041) ([ 0,05−0,022 ) ) ] 0,6−0,55 0,05−0,01 0,05−0,01

+

Z 1=−0,018656 Pitzer Correlation 3 parameter

Z =Z 0 + Z1 w

Z =0,69 — 0,018656(0,012) Z =0,689 Pitzer Correlation 2 parameter

Z =Z 0 Z =0,69 CNG Karena CNG berbentuk gas sehingga CNG memiliki nilai faktor kompresibilitas yang dapat diketahui dari grafikfaktor kompresibilitas metana berdasarkan percobaan pada rentang tekanan rendah hingga menengah (Savidge: Compressibility of Natural Gas)

Gambar 23 Grafik faktor kompresibilitas untuk metana Sumber: J.M Smith et al,

Dari grafik diatas didapatkan nilai Z pada kondisi P 123,36 atm = 1813,392 psia dan suhu 77 F dengan interpolasi maka didapatkan nilai Z CNG sebesar 0.872.

Vm=

ZRT P

(

L atm ( 298 K ) mol K =0,1727 L/mol 123,365 atm

)

( 0,872 ) 0,082 Vm=

n=

2500 kL =14475.96 kmol L 0,1727 mol

Metode faktor kompresibilitas pitzer 

Mencari nilai

Tr =

T Tc

Pr =

P Pc

=

=

Z

0

298 k 190.6

125

= 1.5634 K

¯¿ 45.99 ¿

= 2.71798 bar

Berdasarkan Appendix E.1 pada Introduction Thermodynamics 6th Edition karangan Smith, Van Ness Tr

dan

2.00

to

2.72

Chemical

Engineering

3.00

Pr 1.50 1.56 1.60

0.8328 A1 0.8738

Z

0

0.7887 A2 0.8410

Nilai A1 dengan interpolasi

1.56−1.50 A 1−0.8328 = 1.60−1.50 0.8738−0.8328 0.06 A 1−0.9804 = 0.1 0.041 A1 = 1.005 Nilai A2 dengan interpolasi

1.56−1.50 A 2−0.7887 = 1.60−1.50 0.8410−0.7887 0.06 A 2−0.7887 = 0.1 0.0523 A2 = 0.82008

Nilai Z

0

dengan interpolasi

2.72−2.00 Z 0−1.005 = 3.00−2.00 0.82008−1.005

0.72 Z 0−1.005 = 1 −0.18492

0

Z =0.872 

Mencari nilai

Tr

dan

Z

1

2.00

2.72

3.00

Pr 1.50 1.56 1.60

0.1806 A1 0.1729

Nilai A1 dengan interpolasi

1.56−1.50 A 1−0.1806 = 1.60−1.50 0.1729−0.1806

Z

1

0.2433 A2 0.2381

0.06 A 1−0.1806 = 0.1 −7.7 x 10−3 A1 = 0.17598 Nilai A2 dengan interpolasi

1.56−1.50 A 1−0.2433 = 1.60−1.50 0.2381−0.2433 0.06 A 1−0.1806 = 0.1 −5.2 x 10−3 A2 = 0.17748

Nilai Z

1

dengan interpolasi 1

2.72−2.00 Z −0.17598 = 3.00−2.00 0.17748−0.17598

0

0.72 Z −0.17598 = −3 1 1.5 x 10

Z 1=0.17706 

nilai Z pada CNG dengan 3 parameter

Z =Z 0 +ωZ 1 Z =0.872+ 0.012(0.17706) Z = 0.8741 

nilai Z pada CNG dengan 2 parameter

Z =Z

0

Z =0.872

V=

L atm ( 298 K ) mol K =0,17314 L/mol 123,365 atm

(

( 0,8741 ) 0,082 Z=

ZRT P

n=

)

2500 kL =14439,12 kmol L 0,17314 mol

Perbandingan efektifitas LNG dan CNG Pada kontainer dengan kapasitas yang sama gas alam dapat ditransportasikan dalam bentuk CNG sebesar 14439,12 kmol / trip sedangkan LNG sebesar 70486.82

kmol/trip. Dengan demikian maka jika dibandingan jumlah mol metana yang

dapat diangkut setiap perjalanannya makan LNG lebih efektif. Meskipun demikian, secara ekonomi belum tentu LNG lebih efektif dibandingkan CNG karena LNG lebih membutuhkan biaya yang besar untuk memiliki teknologi kriogenik liquifasi gas alam menjadi LNG. Perbandingan penghitungan mol CNG dengan korelasi pitzer dan savidge CNG dengan korelasi pitzer : 14439,12 kmol CNG dengan metode savidge : 14475.96 kmol

% ¿

14475.96 kmol−14439,12 kmol =0.254 14475.96 kmol

Perbedaan antara 2 parameter dan 3 parameter

Two Parameters Semua fluida, ketika dikomparasi pada Tr dan Pr yang sama, memiliki faktor kompresibilitas yang hampir mendekati sama, dan semua penyimpangan dari perilaku gas idealnya juga sama. Teori ini hanya berlaku untuk gas sederhana, antara lain Ar, Kr, dan Xe. Namun tidak berlaku untuk gas yg lebih kompleks. Oleh karena itu, adanya pembetulan yang dilakukan K.S. Pitzer dengan mencantumkan parameter ketiga, yaitu faktor asentrik (ω). 0

1

Z =Z +ω Z Nilai ω gas sederhana adalah nol sehingga persamaan menjadi Z = Z0 Three Parameters Semua fluida yang memiliki nilai ω yang sama, ketika dikomparasi pada Tr dan Pr yang sama, memiliki faktor kompresibilitas yang hampir sama, dan semua penyimpangan dari perilaku gas idealnya juga sama. Z =Z 0 +ω Z 1 Nilai ω gas kompleks tidak sama dengan nol sehingga berlaku persamaan Z = 0 Z + ω Z1 Faktor Asentrik (ω) adalah faktor yang mengoreksi nilai logaritmik dari tekanan uap jenuh gas sederhana (argon, kripton, dan xenon) terhadap tekanan uap jenuh gas kompleks pada saat Tr = 0,7. Dinyatakan sebagai berikut: ω=−1,0−log ( P sat r )T =0,7 r

Faktor asentrik ini didasari dari bentuk dari molekul gas, di mana pada atom sederhana yang memiliki bentuk sperikal faktor asentriknya bernilai mendekati 0. Sedangkan atom kompleks yang memiliki bentuk non-spherical

memiliki faktor asentrik yang cukup signifikan. 2.9 You want to know whether the following gases could be considered as ideal gases: (a) steam at 60 bar and 200oC, (b) air at 1 bar and 25oC, (c) n-butane at 10 atm and 400 K. What could you do without doing any experiments in the lab? Define ideal gas or ideal gas condition using your own words! Z =Z 0 +ωZ 1 Di mana Z0 dan Z1 sama-sama merupakan fungsi dari Pr dan Tr. Z sendiri merupakan factor kompresibiltas. Pada gas ideal, Z = 1. Apabila Z suatu zat mendekati 1, suatu gas akan bertidak seperti gas ideal. a. Berdasarkan Appendix B.1 pada Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 6th Edition karangan Smith, Van Ness, dan Abbott, didapatkan (steam) ω=0,345

Pc = 220,55 bar Tc = 647,1 K Lalu , 220,55 ¯¿=0,272 ¯ 60 ¿¿ P Pr = =¿ Pc T r=

T 473,15 K = =0,73 T c 647,1 K

 Nilai Z0 Tr 0,70 0,73 0,75

Pr = 0,2 0,0344 A1 0,0336

0,272 Z0

Mencari A1 dengan interpolasi 0,73−0,70 A 1−0,0344 = ; A 1=0,03392 0,75−0,70 0,0336−0,0344 Mencari A2 dengan interpolasi 0,73−0,70 A 2−0,0687 = ; A 2=0,06768 0,75−0,70 0,0670−0,0687

0,4 0,0687 A2 0,0670

Mencari Z 0 dengan interpolasi dengan A 1 dan A 2 0

0,272−0,2 Z −0,03392 = 0,4−0,2 0,06768−0,03392 0

Z =0,046

 Z1 Tr 0,70 0,73 0,75

Pr=0,2 -0,0148 A1 -0,0143

0,272 Z1

0,4 -0,0294 A2 -0,0282

Mencari A1 dengan interpolasi 0,73−0,70 A 1+0,0148 = ; A 1=−0,0145 0,75−0,70 −0,0143+0,0148 Mencari A2 dengan interpolasi 0,73−0,70 A 2+0,0294 = ; A 2=−0,0287 0,75−0,70 −0,0282+ 0,0294 Mencari Z 1 dengan interpolasi dengan A 1dan A 2 0,272−0,2 Z 1− A 1 = 0,4−0,2 A 2− A 1 Z 1=0,0274 Sehingga 0

Z =Z +ωZ

1

Z =0,046+( 0,345)0,0274 Z =0,055

Nilai Z tidak mendekati 1, sehingga gas bukan merupakan gas ideal b. Berdasarkan Appendix B.1 pada Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 6th Edition karangan Smith, Van Ness, dan Abbott, didapatkan (air) ω=0,035

Pc=37,45bar Tc=132,2K Lalu, 37,45 ¯¿ =0,027 ¯ 1 ¿¿ P Pr = =¿ Pc T r=

T 298,15 K = =2,2 T c 132,2 K

 Nilai Z0 Tr 2,2

Pr = 0,010 0,9998

0,027 Z0

0,050 0,9992

0,027−0,010 Z 0−0,9998 = ; 0,050−0,010 0,9992−0,9998 0

Z =0,9995

 Nilai Z1 Tr 2,2

Pr = 0,010 0,0007

0,027 Z1

0,050 0,0037

0,027−0,010 Z 1−0,0007 = 0,050−0,010 0,0037−0,0007 Z 1=0,002 Sehingga 0

Z =Z +ωZ

1

Z =0,9995+0,035.0,002 Z =0,9996

Nilai Z mendekati 1, sehingga gas merupakan gas ideal. c. Berdasarkan Appendix B.1 pada Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 6th Edition karangan Smith, Van Ness, dan Abbott, didapatkan (n-butana)

ω=0,2

Pc = 37,96 bar Tc = 425,1 K Lalu, 37,96 ¯¿=0,263 ¯ 10 ¿¿ P Pr = =¿ Pc T r=

T 400 K = =0,94 T c 425,1 K

 Nilai Z0 Tr 0,93 0,94 0,95

Pr = 0,2 0,9115 A1 0,9174 Mencari A1 dengan interpolasi

0,263 Z0

0,4 0,8059 A2 0,8204

0,94−0,93 A 1−0,9115 = ; A 1=0,9145 0,95−0,93 0,9174−0,9115 Mencari A2 dengan interpolasi 0,94−0,93 A 2−0,8059 = ; A 2=0,8132 0,95−0,93 0,8204−0,8059 0

0,263−0,2 Z −A 1 = 0,4−0,2 A 2− A 1 0

Z =0,8826  Mencari Z1 Tr 0,93 0,94 0,95

Pr=0,2 -0,0326 A1 -0,0262 Mencari A1 dengan interpolasi

0,263 Z1

0,4 -0,0763 A2 -0,0589

0,94−0,93 A 1+0,0326 = ; A 1=−0,0294 0,95−0,93 −0,0262+0,0326 Mencari A2 dengan interpolasi 0,94−0,93 A 2+0,0763 = ; A 2=−0,0676 0,95−0,93 −0,0589+0,0763 1

0,263−0,2 Z −A 1 = 0,4−0,2 A 2− A 1 1

Z =0,02

Sehingga 0

Z =Z +ωZ

1

Z =0,8826+0,2.0,02

Z =0,8866 Nilai Z tidakmendekati 1, sehingga gas bukan gas ideal. Gas ideal merupakan suatu kondisi gas dimana gas tersebut memiliki beberapa sifat seperti gas yang mengadung partikel-partikel kecil yang jumlahnya sangat banyak, ukuran dari partikel tersebut dapat diabaikan terhadap ukuran wadahnya, setiap partikel gas bergerak ke segala arah, gaya tarik-menarik antar partikel gas dianggap tidak ada dan tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna. Gas ideal juga kondisi gas yang memenuhi hukum persamaan PV = nRT . gas –gas yang tidak memenuhi kondisi gas ideal disebut dengan gas nyata.

2.10 Kara asked Kemi to study phase diagram of a substance other than water. Find out the reasons why dry ice (solid CO2) is used to keep ice cream stays cold and not melt? Use the following p-T diagram of CO2 Dry ice adalah karbon dioksida (CO2) beku. 1 blok karbon dioksida memiliki temperatur permukaan sebesar -109,3⁰F (-78,5⁰C). Selain itu, dry ice tidak mencair pada tekanan atmosfer, tetapi langsung menyublim menjadi gas CO2 meskipun dipanaskan dengan suhu yang tinggi sekalipun. Temperatur yang sangat dingin (rendah) dan sifat sublimasi dry ice membuatnya cocok sebagai pendingin. Adapun sifat-sifat yang dimiliki dry ice tersebut dikarenakan oleh CO2 yang memiliki perbedaan letak triple point dengan H2O.

Gambar 24 Diagram P-T CO2

Sumber: Chemistry, the Cenetral Science, 2000

Suhu dry ice adalah -78,5⁰C, sehingga tekanan dry ice berdasarkan diagram P-T CO2 adalah pada 1 atm. Dapat dilihat dari diagram P-T CO2 bahwa kondisi 1 atmnya berada di bawah triple point sehingga dry ice tidak akan mengalami perubahan fasa ke bentuk cair (dry ice langsung menyublim). Selain itu, suhu dari dry ice sangatlah rendah, sehingga cocok untuk mendinginkan es krim.

BAB III PENUTUP

Kesimpulan Termodinamika merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara panas dan bentuk energi lain (kerja). Di dalam aktivitas kehidupan manusia sehari-hari terdapat peristiwa-peristiwa yang dapat dikaitkan dengan termodinamika. Dalam mempelajari ilmu termodinamika erat kaitannya dengan tiga faktor utama yang mempengaruhi sifat kimia fisika suatu materi yaitu tekanan (p), volum (V) dan suhu (T). Ketiga faktor tersebut berperan penting untuk menentukan wujud atau fasa suatu materi dan membentuk sebuah diagram tiga dimensi (3D) yang sering disebut diagram pv-T. Namun seringkali sulit memahami diagram tiga dimensi, maka diagram tersebut dikonversi menjadi diagram dua dimensi (2D) melalui proyeksi pada bidang. Proyeksinya tersebut menghasilkan diagram p-T, diagram p-v dan diagram T- v. Pada makalah ini akan dijelaskan bagaimana mengaplikasikan prinsipprinsip termodinamika pada kehidupan sehari-hari. Selain itu, di dalam makalah ini akan dibahas perilaku PVT zat murni khususnya air, kesetimbangan antar fasa, derajat kebebasan, gas ideal, faktor asentrik, persamaan Gibbs, faktor kompresibilitas dan penggunaan steam table untuk aplikasi kehidupan sehari-hari.

DAFTAR PUSTAKA

Annamalai, Kalyan, K. Puri Ishwar (2011). Advanced Thermodynamics Engineering 2nd ed. Texas: CRC Press. Ernest Z.(2016). What is a 3 D phase diagram. Diakses dari https://socratic.org/questions/what-is-a-3d-phase-diagram, 18 Februari 2017 Maron, Samuel H, and Lando, J.B. Fundamentals oh Physical Chemistry. New York : Macmillan publishing co.inc. Moran, Michael J., Shapiro, Howard N. (2006) Fundamentals of Engineering Thermodynamics 5th Ed. John Wiley & Sons: West Sussex, England Sears, F. W. and G. L. Sallinger, (1975) Thermodynamics, Kinetic Theory, and Statistical Thermodynamics, Addison-Wesley, Massachusetts Smith, J.M., Van Ness, H.C., & Abbott, M.M. (2001) Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 6th Ed. In SI Units. Mc-Graw Hill Companies: New York, USA. Smith,J.M., Van Ness, H.C., Abbot, M.M. (2001). Aintroduction to Chemical Engineering Thermodynamics 6th Edition. New York: McGraw Hill Higher Education. Unkown. (2006) Steam Table Compact Ed. ASME: New York, USA Zemansky, Mark W,1982. Kalor dan Termodinamika.Penerbit ITB: Bandung