Transcript UAP
UAP
Kuliah Fisika 2
Jurusan Teknik Kimia FT UGM
Operasi Uap di Industri
Operasi Uap di Industri
Beda uap dan gas
Gas:
sulit/tidak bisa mengembun pada
suhu dan tekanan moderat
Uap:
mudah mengembun pada suhu dan
tekanan moderat
Diagram P-V Isotermal
Suatu gas berada
dalam silinder yang
dilengkapi piston
Silinder dicelupkan
dalam water bath
untuk menjaga suhu
tetap
Pada suhu tertentu
posisi piston diubahubah
Dicatat data tekanan
pada berbagai volum
Diagram P-V Isotermal (GAS)
Jika gas berupa gas ideal berlaku hukum
gas ideal:
PV = nRT (disebut equation of state)
Diagram P-V Isotermal (UAP)
Mula-mula perilaku PV seperti gas
Jika volum terus
dikecilkan, pada suatu
saat uap mulai
berubah menjadi cair
(pada tekanan tetap)
Tekanan pada saat
terjadi pengembunan
ini disebut tekanan
jenuh atau tekanan
uap (PS)
PS = f(T) (Clausius-Clapeyron)
PoS = tekanan uap pada suhu To
H = perubahan entalpi penguapan
= panas penguapan
PS = f(T) (Clausius-Clapeyron)
Bentuk lain:
A, B = konstanta
PS = f(T) (Antoine)
A, B, C = konstanta (tergantung jenis
senyawa)
T = suhu (harus dalam suhu absolut)
Contoh Kasus 1
Uap A (dapat dianggap
gas ideal) berada dalam
sebuah silinder yang
dilengkapi piston, bersuhu
27oC, tekanan 1,1 atm,
serta volum mula-mula 5
L. Pada suhu tetap, piston
ditekan sehingga volum
silinder menjadi 2 L.
Tekanan uap A pada 27oC
adalah 2 atm. Hitung
tekanan uap A pada saat
volum silinder 2L.
Highlight
Hukum Boyle-Gay Lussac hanya
berlaku jika tidak ada perubahan
jumlah mol (tidak ada pengembunan)
Jika menghadapi kasus yang
melibatkan gas, cek dulu data
tekanan jenuhnya untuk memastikan
ada/tidak ada pengembunan
Contoh Kasus 2
Hitung berapa bagian uap yang
mengembun pada soal di Contoh Kasus
1.
Contoh Kasus 3
Tekanan uap jenuh amonia pada suhu
kamar (37oC) adalah 4 atm. Jika
diinginkan menyimpan ammonia pada
kondisi cair, bagaimana teknik
penyimpanannya?
Hint
Cara paling murah untuk
penyimpanan suatu bahan adalah
tangki dengan tekanan 1 atm
Mungkinkah menyimpan ammonia
dalam wujud cair pada tekanan 1 atm
suhu 37oC?
Jadi apa yang harus dilakukan?
Ramal kondisi bahan A (tekanan
jenuh PS pada suhu Ta)
Suhu
Tekanan
Kondisi
Ta
PS
???
Ta
< PS
???
Ta
> PS
???
> Ta
PS
???
< Ta
PS
???
Campuran uap
Pada kesetimbangan:
Tekanan parsial A (PA)
= PAS
Hukum Dalton:
Ptot = PA+PB
PA = yA Ptot
Jika mula-mula PA>PAS
maka sebagian uap
akan mengembun
sampai tercapai PA =
PAS
Campuran uap
Jika mula-mula
PA<PAS maka
sebagian cairan
akan menguap
sampai tercapai PA
= PAS
Contoh Kasus 4
Pada suhu tertentu
dan tekanan total
sistem 80 cmHg,
tekanan uap murni air
adalah 20 cmHg. Apa
yang terjadi pada saat
fraksi mol uap air di
udara sebesar:
a.0,1
b.0,3
c.0,25
Relative humidity
Contoh Kasus 5
Pada suhu 27oC tekanan uap A = 0,4
atm, sedangkan pada 127oC nilainya 4
atm. Perkirakan nilai tekanan uap A
pada 87oC.
Contoh Kasus 6
Udara (79% N2, 21%O2) yang mengandung uap A
didinginkan untuk mengembunkan A. Gas masuk
(udara+uap A) berjumlah 200 gmol/jam, mengandung
uap A 10% mol, dan bersuhu 100oC. Tekanan
sepanjang pipa dapat dianggap tetap sebesar 1 atm.
Suhu gas keluar 45oC. Tekanan uap A pada 45oC
adalah 0,02 atm. Hitung jumlah embunan A yang
diperoleh setiap jam.
Stop Press!
Bagaimana meningkatkan perolehan
embunan A ????
Contoh Kasus 7
Kegiatan sehari-hari menunjukkan
bahwa udara (terdiri atas udara dan uap
H2O) yang dipanaskan dapat
mengeringkan padatan basah lebih
cepat daripada udara yang dingin.
Mengapa demikian? Apakah
pengeringan harus menggunakan
panas?
Highlight!
Kecepatan pengeringan tergantung pada
selisih antara PH2O dengan PH2OS pada suhu
pengeringan
Jika nilai (PH2OS-PH2O) makin besar, maka
kecepatan pengeringan makin besar
Secara umum:
kecepatan transfer berbanding lurus
dengan driving force
Driving force adalah selisih antara kondisi
aktual dengan kondisi setimbang
Alam semesta cenderung menuju ke arah
kondisi setimbang
Highlight!
Kembali ke kasus pengeringan:
Bagaimana cara memperbesar nilai
(PH2OS-PH2O) agar pengeringan
berlangsung cepat ???