Makalah Termodinamika

Pemicu II Neraca Energi Sistem Tunak

dan Tak Tunak

Disusun oleh:

Kelompok A

Angela Susanti / 1206247303

Gabriela Putri N. / 1206239983

Hana Julia / 1206202066

Rizky Ramadhan / 1206201920

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2014

Halaman | 1

First Problem Internal energy and enthalpy are two thermodynamics quantities or variables that are used in energy

balance equations. Thermal energy added to a gas of polyatomic molecules can appear as rotational

and vibrational, as well as translational energies of the gas molecules. Explain how we could estimate

the isobaric heat capacity of methane as an ideal polyatomic gas as a function of temperature from 300

to 800 K based on the equipartition principle. Plot the theoritical values of methane heat capacity and

compare them with the values you obtained using the ideal gas heat capacity equation and parameters

given in the book by Smith et al. or by Moran and Saphiro. Do you think it is reasonable to assume a

constant ideal gas heat capacity for the whole temperature range? Explain.

Jawab :

Teorema ekuipartisi, atau yang disebut juga dengan ekuipartisi energi,menyatakan bahwa setiap

derajat kebebasan yang muncul pada energi total memiliki nilai rata-rata energi senilai 1 2 kBT pada

kesetimbangan termal dan menyumbang 1 2 kB ke dalam sistem kapasitas panas. Dalam konteks ini,

kB merupakan konstanta Boltzmann dan T merupakan temperatur yang dinyatakan dalam satuan

Kelvin. Teorema ini dihubungkan dengan molekul-molekul gas monoatomik dan poliatomik.

Nilai energi dalam dari gas monoatomik ideal yang mengandung sebanyak n partikel,

dinyatakan dengan 3 2 nkBT. Hal ini berarti bahwa setiap partikel memiliki rata-rata 3

2 kBT unit

energi.Partikel monoatomik memiliki tiga derajat kebebasan translasional, sesuai dengan gerakannya

dalam tiga dimesi. Partikel monoatomik tidak memilki derajat kebebasan dari gerak rotasi ataupun

vibrasi.Oleh karena itu, energi dalam yang ditunjukkan untuk setiap derajat kebebasan dari gas ideal

monoatomik adalah kBT.

Seperti yang tertera pada pernyataan diatas, untuk molekul yang terdiri dari lebih dari satu atom,

maka terdapat tiga gerakan yang mungkin dimiliki molekul tersebut. Perbedaan yang sangat signifikan

antara molekul monoatomik, diatomik, dan poliatomik adalah perhitungan energi dalamnya. Energi

dalam dapat dinyatakan sebagai

= 1

2 =

1

2 ...(1)

dimana f adalah derajat kebebasan untuk setiap gerakan tersebut. Maka, energi internal total dari

sistem dapat dinyatakan sebagai

= + + ..(2) Penentuan derajat kebebasan untuk masing masing gerakan pada molekul dapat dipelajari

melalui contoh berikut :

1. Molekul Monoatomik Molekul monoatomik hanya memiliki satu gerakan yang mungkin yaitu translasi pada sumbu

x,y, dan z. Molekul monoatomik memiliki derajat kebebasan sebesar 3 (karena kedua gerakan

lain diabaikan). Persamaan energi dalam untuk molekul ini adalah

=3

2..(3)

2. Molekul Poliatomik dengan Bentuk Linear Pada molekul poliatomik bentuk linear, terdapat gerakan translasi pada arah x,y,z sehingga

nilai derajat kebebasan untuk gerak translasi ini adalah:

doftrans = 3

Pada molekul ini, terdapat pula dua kemungkinan gerakan rotasi, yaitu berimpitan dengan

ikatannya dan tegak lurus dengan ikatannya , sehingga nilai derajat kebebasan untuk gerak rotasi

ini adalah:

dofrot = 2

Untuk gerak vibrasi, formula dari derajat kebebasannya adalah :

dof = (3N 5) Berdasarkan ketiga gerakan tersebut, total energi dalam untuk molekul poliatomik dengan bentuk

linear adalah :

= 3

2 + + 3 5

1

2 ..(4)

Halaman | 2

3. Molekul Poliatomik dengan Bentuk Non-Linear Pada molekul poliatomik non-linear, terdapat kemungkinan gerak translasional pada arah x,

y,dan z. Perbedaan antara molekul poliatomik linear dan non-linear terletak pada kemungkinan

banyak gerak rotasinya.

Gambar 1. Ilustrasi molekul poliatomik non-linear

Apabila dilihat dari gambar diatas, terdapat tiga sumbu rotasi pada molekul poliatomik non-

linear, yakni saat berimpitan dengan AB, berimpitan dengan BC, dan saat tegak lurus dengan AB

dan BC. Oleh karena itu, nilai derajat kebebasan untuk gerak rotasi ini adalah :

dofrot = 2

Selanjutnya, jumlah gerakan vibrasi dapat ditentukan dengan formula :

dof = (3N 6) Berdasarkan ketiga gerakan tersebut, total energi dalam untuk molekul poliatomik dengan bentuk

non- linear adalah :

= 3

2 + + 3 6

1

2 ..(5)

Gas Monoatomik

Untuk gas monoatomik, penentuan nilai kapasitas panas (cp) dapat diperoleh melalui rumus :

= + R ..(6)

=3

2 ..(7)

U = T ..(8) Nilai cv bagi gas monoatomik ialah 3 2 R, sehingga

= 3

2R + R =

5

2R ..(9)

Gas Poliatomik Linear

Untuk gas poliatomik linear, penentuan nilai kapasitas panas (cp) dapat diperoleh melalui

persamaan (6), sedangkan energi dalamnya dapat diperoleh melalui persamaan (4). Nilai cv bagi gas

monoatomik ialah 5 2 R, sehingga :

= 5

2R + R =

7

2R ..(10)

Gas Poliatomik Non-Linear

Untuk gas poliatomik linear, penentuan nilai kapasitas panas (cp) dapat diperoleh melalui

persamaan (6), sedangkan energi dalamnya dapat diperoleh melalui persamaan (5). Untuk CH4 sebagai

salah satu molekul poliatomik non-linear, jika terdapat 1 mol CH4 maka nilai cv adalah :

= 3

2R +

3

2R + 3.5 6

1

2R = 7.5 R .(11)

= 15

2R + R =

17

2R ..(12)

Berdasarkan perhitungan ekuipartisi diperoleh nilai cp/R = 8,5.

Berdasarkan prinsip ekuipartisi energi, tampak bahwa pada tekanan tetap, suatu molekul CH4

memiliki nilai kapasitas kalor tekanan tetap (cp) sebesar 8,5R. Nilai tersebut dianggap konstan di

setiap suhu.

Menghitung Nilai Kapasitas Kalor Teoritis (pada Tekanan Tetap)

Tabel 1. Kapasitas Kalor Isobarik Metana Teoritis

T (K) cp/R

300 8,512

350 9,049

Halaman | 3

Grafik 1. Kapasitas Kalor Isobarik Metana Teoritis

Menghitung Nilai Kapasitas Panas (cp) Berdasarkan Persamaan Kapasitas Kalor Gas Ideal

Nilai cp dapat dihitung menggunakan persamaan

= + + 2 + 2 .(13)

dengan nilai T (temperatur) dalam satuan Kelvin. Nilai A, B, C, dan D adalah konstanta yang berbeda

untuk masing masing gas dalam keadaan ideal.

Menghitung Kapasitas Kalor Metana dari 300-800 K Kapasitas kalor metana untuk suhu 300 800 K dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (13) serta konstanta-konstanta metana yang terdapat pada Tabel C.1 (Van Ness, 1998).

Konstanta A,B,C, dan D yang diperoleh adalah sebagai berikut :

A = 1,702

B = 9,081 x 10-3

C = -2,164 x 10-6

D = 0 Tabel 2. Kapasitas Kalor Isobarik Metana Berdasarkan

Persamaan Kapasitas Kalor Gas Ideal

400 9,656

450 10,336

500 11,048

550 11,755

600 12,451

650 13,124

700 13,774

750 14,401

800 15,002

T(K) cp/R

300 4,23154

350 4,61526

400 4,98816

y = 0,013x + 4,418

R = 0,999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 200 400 600 800 1000

c p/R

(k

al/

mo

l K

)

Suhu (K)

Kapasitas Kalor Metana

Series1

Linear (Series1)

Halaman | 4

Grafik 2. Kapasitas Kalor Isobarik Metana Berdasarkan

Persamaan Kapasitas Kalor Gas Ideal

Jika dibandingkan, Grafik 1dan Grafik 2 memiliki kemiripan yang menandakan bahwa

kapasitas kalor teoritis memiliki nilai yang hampir sama dengan kapasitas kalor yang dihitung dengan

menggunakan persamaan kapasitas kalor gas ideal. Selain itu, jika dihubungkan dengan cp dari prinsip

ekuipartisi energi, diketahui bahwa pada suhu dibawah 300 K, molekul sudah dapat melakukan gerak

translasi. Pada suhu sekitar 450 K, molekul sudah melakukan gerak rotasi, sedangkan pada suhu di

atas 800 K, molekul baru dapat melakukan gerak vibrasi.

Dengan demikian, kita tidak bisa mengasumsikan bahwa di setiap temperatur nilai kapasitas

panas adalah konstan. Hal ini dikarenakan umumnya, pada setiap senyawa, ketika temperaturnya

dinaikkan, maka nilai kapasitas panasnya pun akan naik seperti yang terjadi pada gas diatomik

maupun poliatomik, sesuai dengan teorinya bahwa dengan meningkatnya suhu maka kalor yang

diberikan akan terdistribusi menjadi gerakan, sehingga nilai energi dalam akan bertambah.

Second Problem

Give examples of isobaric processes, isochoric, isothermal, adiabatic, steady (steady-state), and

unsteady state using examples from everyday life. Also examples of conduction, convection, and

radiation.

Jawab :

Isobarik Isobarik merupakan proses perubahan keadaan gas pada tekanan yang konstan. Dalam

kehidupan sehari-hari biasanya sistem ini berinteraksi langsung dengan tekanan atmosfer,

contohnya adalah pemanasan air tanpa tutup sebelum 100C dan pemanasan pada balon udara.

450 5,35024

500 5,7015

550 6,04194

600 6,37156

650 6,69036

700 6,99834

750 7,2955

800 7,58184

y = 0,006x + 2,302

R = 0,998

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 200 400 600 800 1000

cp/R

(J

/mo

l)

T (K)

Kapasitas Kalor Metana

Series1

Linear (Series1)

Halaman | 5

Isokhorik Isokhorik merupakan proses perubahan keadaan gas pada volume tetap. Dalam kehidupan

sehari-hari sistem ini berupa sistem yang ditutup secara rapat tanpa ada volume yang dapat keluar-

masuk, contohnya adalah pemanasan gas pada ruang tertutup dan panci presto.

Isotermal Isotermal merupakan proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap. Dalam kehidupan sehari-

hari proses ini merupakan sistem yang dijaga agar tidak ada suhu yang dapat berpindah. Contohnya

adalah perebusan air kondisi saturation pada sistem yang terbuka, tabung oksigen para penyelam,

dan kulkas.

Adiabatik Adiabatik merupakan proses tanpa perpindahan panas diantara masing-masing sistemnya

ataupun lingkungannya. Sistem ini dijaga sedemikan sehingga tidak terdapat perpindahan panas

yang keluar-masuk, contohnya adalah termos gas yang diisolasi dalam silinder, proses pembakaran

dalam mesin mobil dan piston motor.

Aliran Steady-State Steady-state merupakan proses dimana parameter aliran tidak berubah menurut waktu. Sistem

aliran ini tidak memiliki akumulasi yang menyebabkan aliran bertambah ataupun berkurang

volumenya (dipengaruhi oleh waktu). Contoh dari aliran steady-state adalah aliran pada pipa

dengan kecepatan yang konstan, aliran sungai tanpa hujan dan aliran banjir, aliran air pada keran,

dan pengisian bak mandi dengan lubang.

Aliran Unsteady-State Unsteady-state merupakan proses aliran dimana parameter aliran berubah menurut waktu.

Dalam sistem ini, terdapat akumulasi yang menyebabkan aliran bertambah ataupun berkurang

volumenya seiring dengan perubahan waktu. Contoh dari aliran unsteady-state adalah aliran pada

pipa yang dipompa, aliran sungai dengan hujan dan aliran banjir, dan pengisian bak mandi.

Konduksi Konduksi merupakan proses perpindahan panas (panas mengalir dari tempat yang suhunya

tinggi ke tempat yang suhunya lebih rendah) melalui media penghantar panas. Contoh dalam

kehidupan sehari-hari adalah penggunaan panci logam pada saat memasak, panasnya gelas pada

saat membuat minuman hangat atau panas, setrika listrik, dan solder.

Konveksi Konveksi merupakan proses perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat dengan

fluida yang mengalir disekitarnya. Contoh peristiwa konveksi dalam kehidupan sehari-hari adalah

terjadinya angin darat dan laut, radiator mobil, dan pengering rambut

Radiasi Radiasi merupakan perpindahan kalor yang terjadi karena pancaran /sinar / radiasi gelombang

elektromagnetik tanpa memerlukan perantara. Contoh peristiwa radiasi dalam kehidupan sehari-

hari adalah oven microwave, radiasi panas dari tungku perapian, dan radiasi panas dari bola lampu

Third Problem

One needs to understand the concept of conservation of energy and mass, in order to understand how a

calorimeter works. Read a paper on the development of a calorimeter to measure heat capacity and

enthalpy of fluids (An automated flow calorimeter for the determination of liquid and vapor isobaric

heat capacities: Test results for water and n-pentane, J.A. Sandarusi, K.Mulia and V.F. Yesavage, Rev.

Sci. Instrum., 63, 2, (1992), 1810:1821). Read only the first two pages of the paper and then starting

from the general formula of the first law of thermodynamics; simplify. If you work in a systematic

way then you should obtain the first equation (equation 1) given in the paper. State all of your

assumptions clearly. Apparently heat loss term, Qist, is not included in the final working equation for

heat capacity measurement (equation 3). Consider all kind of heat transfer modes that potentially

contribute to this term and explain how they were minimized in the experiment.

Halaman | 6

Jawab :

Hukum Pertama Termodinamika

Hukum Pertama Termodinamika menyatakan bahwa :

Meskipun energi terdapat dalam berbagai bentuk, jumlah energi bersifat konstan, dan ketika salah satu bentuk energi menghilang, energi akan timbul dalam bentuk lain secara bersamaan.

EnergiInput

EnergiOutput

= Akumulasi Energi

dalam Proses

Neraca Laju Energi

= + +

2

2+ +

2

2+ ...(14)

Bentuk kerja dapat dinyatakan dalam dua bentuk kontribusi. Kontribusi pertama adalah kerja yang berhubungan dengan tekanan fluida, di mana zat dimasukkan pada sisi masuk atau

dikeluarkan dari sisi keluar. Bentuk kontribusi lainnya dinyatakan sebagai , termasuk semua pengaruh kerja lainnya, seperti pengaruh yang berhubungan dengan putaran poros, pergeseran batas,

listrik, magnetik, dan akibat tegangan permukaan.

Laju perpindahan energi melalui kerja dapat dinyatakan sebagai perkalian dari gaya dengan

kecepatan titik di mana gaya tersebut bekerja. Dengan demikian, laju dimana kerja dilakukan pada sisi

keluar oleh gaya normal yang disebabkan oleh tekanan adalah perkalian antara gaya normal tersebut

dengan peAe dengan kecepatan aliran fluida Ve. Besar AV setara dengan . Atas pertimbangan tersebut bentuk kerja dapat dinyatakan sebagai

= + ()

maka persamaan (14) berubah menjadi

= + + +

2

2+ + +

2

2+ ...(15)

= + +

2

2+ +

2

2+ ...(16)

0 = + +

2

2+ +

2

2+ ...(17)

0 = + ...(18)

= ...(19)

= ...(20)

= , ( , )...(21)

Perhitungan Kapasitas Kalor (cp)

=

...(22)

= ...(23)

= 0

..(24)

= = , ( , ) ..(25)

= , ( ,)

=

..(26)

Asumsi asumsi yang dibuat dalam penurunan persamaan di atas antara lain :

Sistem berada dalam keadaan tunak sehingga

= 0

Pengaruh kerja lainnya (putaran poros, pergeseran batas, listrik, magnetik, dan akibat

tegangan permukaan) diabaikan sehingga = 0

Halaman | 7

Perubahan energi potensial dan kinetik sisi masuk dan keluar dapat diabaikan, sehingga

2

2+ dan

2

2+ dianggap bernilai nol.

Laju alir massa masuk dan keluar memiliki nilai yang sama sebesar Beberapa mode perpindahan panas yang dapat mempengaruhi adanya kalor yang hilang (heat

loss) adalah konduksi dan radiasi. Untuk memperkecil kalor yang hilang dalam percobaan seminimal

mungkin dapat digunakan bejana vakum yang dikosongkan untuk mengurangi konduksi serta dilapisi

dengan substansi yang mudah memantulkan cahaya untuk mengurangi radiasi. Selain itu, isolasi

adiabatik (insulating adiabatic jacket) dapat digunakan untuk mencegah perpindahan panas dari

kalorimeter ke lingkungan.

Fourth Problem You have summer job with a company that designs cookware. Your group is assigned the task of

designing a better pasta pot. You are very excited by a new strong, light alloy the group has just

produced, but will it make a good noodle pot? If it takes more than 10 minutes to boil water in a

noodle pot, it probably wont sell. Calculate how long it would take water at room temperature to reach boiling temperature in Depok in a pot made of the new alloy. Assume that a typical noodle pot

holds about 2 liters of water, the pot made of the alloy have a mass of 550 grams and a specific heat

capacity of 860 J/(kg C), the burners on your stove deliver 1000 Joules of heat per second, and only

about 20% of this heat is radiated away.

Jawab :

Diketahui : Vw = 2 liter

mp = 550 gram

cp = 860 J/(kg.C)

Q/t = 1000 Joule/s

Efisiensi = 20%

T0 = 25C

T1 = 100C

cw = 4200 J/(kg.C)

w = 1 kg/L

Ditanya : t yang dibutuhkan sampai mendidih

Jawab : Menghitung massa air

=

1 kg

L=

2 L

= 2 kg Menghitung Qtot

= + = +

= 0,55 kg . 860J

kg. C. 100 25 C + 2 kg . 4200

J

kg. C. (100 25)C

= 35.475 Joule + 630.000 Joule = 665.475 Joule

Menghitung t sampai mendidih

=

(20% . 1000Joule

s) = 665.475

Joule

s

t = 831,84 s t = 13,86 menit

Karena waktu (t) yang dibutuhkan untuk mendidihkan air melebihi 10 menit, maka alloy tersebut

belum dapat dijadikan sebagai bahan pot yang optimal.

Halaman | 8

Fifth Problem Today is the first day of Kevin working in a compressed air installation. His supervisor asked him to

fill a storage tank with compressed air until the pressure reaches 1000 psia which is also the pressure

of compressed air at the source tank. He was told that he could do the task either by : (a) filling slowly

such that temperature is always equal to the initial temperature of air in the storage tank (75F), or, (b)

filling quickly so that the process could be regarded as adiabatic. Kevin was curious if the total amount

of air present in the storage tank after it is filled using the two procedures would be different. What did

he find out? How much heat will be released or absorbed using the two procedures? Data : volume of

storage tank is 1ft3; initial pressure in the storage tank is 50 psia; temperature of compressed air in the

source tank is 120F. Assume that air behaves as an ideal gas.

Jawab :

(a) Pengisian tangki secara lambat akan mempertahankan suhu atau temperatur yang ada pada tangki penyimpanan yaitu sebesar 75

oF. Dengan kata lain, proses pengisian yang

terjadi adalah secara isotermis. Dalam teori termodinamika, proses ini memiliki

perbandingan T yang konstan atau dapat dinyatakan dalam persamaan matematis berikut :

11 = 22 .(27) Persamaan di atas berlaku ketika tekanan awal tangki penyimpanan naik dari tekanan 50

psia ke 1000 psia. Untuk membuatnya tetap konstan maka volume steam di tangki

penyimpanan harus lebih kecil atau volume sistem (steam) menjadi lebih kecil atau

dengan kata lain akan dilakukan kompresi.

Sebelum diisi, udara pada tangki memiliki massa sebesar :

= .

= 8314

Jkmol K

. 296,89 K

344,73 kPa= 7,16 m3/kg

m = 1 m3

7,16 m3/kg= 0,1397 kg

Setelah diisi, udara pada tangki memiliki massa sebesar

= .

= 8314

Jkmol K

. 296,89 K

6894,65 kPa= 0,358 m3/kg

m = 1 m3

0,358 m3/kg= 2,793 kg

Dalam proses pertama, kalor akan mengalami perpindahan. Diasumsikan perpindahan

kalor pada sistem terbuka memiliki energi dalam tetap dan tanpa kerja, sehingga

= + =

= lnP2P1

= 8.314 2kg

s2K297

1000 psia

50 psia

= 7397.2 J Setelah perhitungan diturunkan, maka akan didapatkan nilai Q bernilai negatif, yang

berarti sistem mengeluarkan kalor.

(b) Proses kedua merupakan proses adiabatik di mana dalam proses ini tidak akan ada perpindahan panas ke lingkungan. Dalam proses ini, tekanan awal tangki penyimpanan

naik dari tekanan 50 psia ke 1000 psia sedangkan temperatur udara terkompresi yang ada

akan turun dari suhu 120oF ke suhu 75

oF. Dalam teori termodinamika, proses ini akan

menghasilkan persamaan persamaan sebagai berikut:

1 = (1)/ =

Halaman | 9

= Sebelum diisi, udara pada tangki memiliki massa sebesar :

1 = .

= 8314

Jkmol K

. 296,89 K

344,73 kPa= 7,16 m3/kg

m = 1 m3

7,16 m3/kg= 0,1397 kg

Volume spesifik tangki setelah diisi akan berubah menurut persamaan

1.4 = 111.4

1000. 1.4 = 50. 7.161.4 = 0,843 kg/m3

m = 1 m3

0,843 m3/kg= 1,187 kg

Dalam proses kedua, tidak akan ada perpindahan panas karena sistem merupakan sistem

adiabatik maka tidak akan ada panas yang dikeluarkan atau diserap atau:

= 0 J Setelah dilakukan proses perhitungan, diketahui bahwa jumlah udara akhir yang

tersimpan pada tangki setelah melalui kedua proses berbeda. Proses isotermis menunjukkan

jumlah massa akhir yang lebih besar dibandingan dengan proses pemindahan secara adiabatik.

Sixth Problem Steam is contained in a closed rigid container with a volume of 1 m

3. Initially, the pressure and

temperature of the steam are 7 bar and 500C, respectively. The temperature drops as a result of heat

transfer to the surroundings. Determine the temperature at which condensation first occurs, in C, and

the fraction of the total mass that has condensed when the pressure reaches 0.5 bar. What is the

volume in m3, occupied by saturated liquid at the final state.

Jawab :

Dalam proses ini dapat diasumsikan bahwa :

Sistem merupakan sistem tertutup (tidak ada aliran masuk maupun aliran keluar)

Sistem berada pada keadaan steady state

Tidak ada kerja yang diberikan pada sistem (W = 0) Jika kita tinjau soal dengan ilustrasi, maka akan nampak gambar seperti di bawah ini:

Gambar 2. Kondisi sistem

Halaman | 10

Dengan diagram p-v dapat kita lihat bahwa:

Gambar 3. Diagram p-v sistem

Sistem yang ada merupakan sebuah kontainer yang kaku dengan ukuran yang tetap, sehingga

memiliki volume spesifik total yang tetap. Pada keadaan 1, tekanan 7 bar dan suhu 500oC

menandakan keadaan superheated karena suhunya berada di atas suhu saat keadaan saturated,yaitu

165oC. Nilai volume spesifik pada keadaan superheated ini adalah 0,5070 m

3/kg. Pada keadaan ini

keseluruhan sistem terdiri dari gas.

Pada keadaan kedua, akan terjadi proses kondensasi pertama gas. Dengan begitu, dapat

diasumsikan bahwa pada keadaan ini, volume uap hampir sama dengan volume total sehingga nilai

volume spesifik sebelumnya dapat digunakan sebagai volume spesifik gas pada keadaan jenuh

berdasarkan Tabel A-2 (Moran, 2003). 12 1

= 12 1

0,5070 0,4625

0,5243 0,4625=

143,6

138,9 143,6

= 140,2 Pada keadaan ketiga, sistem akan mengalami penurunan temperatur. Dalam kondisi ini, besar

tekanan adalah 0,5 bar. Pada kondisi ini, terjadi kondensasi (pada keadaan saturated) dengan nilai vf 0,00103 m

3/kg dan vg sebesar 3,240 m

3/kg. Fraksi massa dapat kita ketahui dengan persamaan :

v = vf + x (vg - vf)...(27)

dimana x merupakan fraksi massa uap (kualitas). Proses perhitungan dengan persamaan di atas akan

menghasilkan :

v = vf + x (vg - vf)

0,5070 m3/kg = 0,00103m

3/kg + x(3,240

m

3/kg - 0,00103 m

3/kg)

0,50597 m3/kg = 3,23897 m

3/kg . x

x = 0,1562

Nilai fraksi massa yang terkondensasi adalah sebesar 1-x atau 0,8438 (84,38%). Massa total dalam

sistem ini dapat diperoleh dengan cara membagi volume total dengan volume spesifik pada keadaan 1,

yaitu :

=

= 1 m3

0,5070 m3

kg = 1,972 kg

Volume liquid pada kondisi akhir dapat ditentukan dengan cara :

1 =

1

2

Halaman | 11

0,8438 =

1,972 kg

= 1,664 kg = .

= 0,001m3/kg . 1,664 kg

= 0,0017 m3

Halaman | 12

REFERENSI

Anonim. Methane Specific Heat. [online]. Tersedia pada : http://www.engineeringtoolbox.com/ methane-d_980.html (diakses Rabu, 5 Maret 2014).

Anonim. Bab III Kinematika Fluida Konsep Aliran dan Persamaan Dasarnya. [online]. Tersedia pada

: http://web.ipb.ac.id/~erizal/mekflud/modul3.pdf (diakses Selasa, 4 Maret 2014).

Anonim (2004) Introduction to Calorimetry. [online]. Tersedia pada : http://www.chemistry.mcmaster

.ca/~ayers/chem2PA3/labs/CALORIMETRYINTRO.pdf (diakses Rabu, 12 Maret 2014).

Buchori, L. Perpindahan Panas (Heat Transfer). [online]. Tersedia pada : http://tekim.undip.ac.id/

images/download/PERPINDAHAN_PANAS.pdf (diakses pada Rabu, 5 Maret 2014).

Cengel, Y.A. (2006) Thermodynamics : An Engineering Approach, 5th Edition. New York : McGraw

Hill.

Holman, J.P. (1986) Perpindahan Kalor, Edisi Keenam. Jakarta : Erlangga.

Moran, M.J. dan Shapiro, H.N. (2000) Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 4th Edition.

NJ: John Wiley & Sons, Inc.

Moran, M.J. dan Shapiro, H.N. (2004) Termodinamika Teknik, Jilid 1. Jakarta : Erlangga [terjemahan].

Sandarusi, J.A., Mulia, K., dan Yesavage, V.F. (1992) An Automated Flow Calorimeter for the Determination of Liquid and Vapor Isobaric Heat Capacities : Test Results for Water and n-

Pentane. Review of Scientific Instruments, 63 (2) : 1810 1821. Smith, J.M., Van Ness, H.C., dan Abbott, M.M. (2005) Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics, 7th Edition. New York : McGraw Hill Higher Education.