Hukum Kimia - Fisika & Diagram Untuk Air pada Berbagai Kondisi
On Tuesday, December 11, 2012
Dalam kuliah termodinamika akan dibahas beberapa teori
yg berkenaan dengan neraca energi sedangkan dalam operasi teknik kimia (OTK)
kecenderungan adalah neraca massa dan momentum, disini saya akan memberi
catatan ringkas.
"In the study about thermodynamic
will be discussed about several theory relate with energy balance and in
chemical engineering operation are mass balance and momentum balance,
here I will give a brief note."
Hukum Termodinamika :
- Hk Termodinamika I : Meskipun energi banyak bentuknya, total energi adalah tetap dan ketika energi hilang berarti telah berubah ke bentuk energi yg lain
- Hk Termodinamika II : Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar dan kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya
"Thermodynamics's Law :
- Thermodynamics I : Despite many form of energy, energy total is constant and when energy is lost meaning has been changed into other form of energy
- Thermodynamics II : It is imposible to make a heat engine which working at cycle only absorbed heat from reservoir and change completely to outside attempt and heat flowing spontaneously from material have high temperature to low temperature and not flowing spontaneously in reverse direction"
Hukum Newton :
- Hk Newton I : Setiap benda akan cenderung mempertahankan keadaan awal benda. Bila awalnya bergerak maka akan cenderung bergerak dan bila awalnya diam maka akan cenderung diam sampai ada gaya yang mempengaruhinya. (∑F = 0)
- Hk Newton II : Setiap benda yang dikenai gaya maka akan mengalami percepatan yang besarnya berbanding lurus dengan besarnya gaya dan berbanding tebalik dengan besarnya massa benda. ∑F = massa (m) x percepatan (a)
- Hk Newton III : Apabila kita memberikan gaya (gaya aksi) kepada suatu benda maka benda itu akan memberikan gaya balik yang besarnya sama dan arahnya berlawanan (gaya reaksi). (F aksi = -F reaksi)
"Newton's Law :
- Newton I : Each object will defend into original shape. If initial moving so will tend moving and if moveless will tend moveless until force affect them. (∑F = 0)
- Newton II : Each object is subjected force will acceleration which that value linear with force value and inversely with material mass. ∑F = mass (m) x acceleration (a)
- Newton III : If we give a force (action force) to the material so that material will give reverse force which that value is same and reverse direction (reaction force). (F action = -F reaction)"
Hukum Archimedes :
- Suatu benda yang di celupkan sebagian atau seluruhnya di dalam zat cair akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat zat cair yang di pindahkan oleh benda tersebut
"Archimedes's Law :
- An object is dipped in partially or completely in the liquid substances will take floating force which that value is same with weight of liquid is moved"
Hukum Boyle :
- Hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup adalah tetap. (P x V = konstan)
"Boyle's Law :
- The result of multiple pressure and gas volume in close space is constant. (P x V = constant)"
Hukum Pascal :
- Gaya yang bekerja pada suatu zat cair dalam ruang tertutup memberikan tekanan yang di teruskan oleh zat cair tersebut kesegala arah sama besar
"Pascal's Law :
- Force that working at liquid in the close space give pressure which continued by liquid to same all direction"
Hukum Joule :
- Panas yang dihasilkan berbanding lurus dengan hambatan konduktor dikalikan dengan kuadrat kuat arus listriknya (W = R x I2)
"Joule's Law :
- Heat is resulted linear with resistor multiplied with quadrat of elctric current. ( W = R x I2)"
Hukum Raoult :
- Tekanan uap larutan ideal dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut dan fraksi mol zat terlarut yang terkandung dalam larutan tersebut. (P larutan = X terlarut . P pelarut)
"Raoult Law :
- Vapor pressure of an ideal solution is affected by vapor pressure of the solvent and mole fraction of the solute that contained in solution. (P solution = X dissolved . P solvent)"
Hukum Carnot :
- Tidak mungkin ada mesin yang beroperasi di antara 2 reservoir panas yang lebih efisien daripada sebuah mesin Carnot yang beroperasi pada dua reservoir yang sama
"Carnot's Law :
- It is imposible engine that operate between 2 heat reservoir more efficient than Carnot engine that operate in 2 same reservoir."
Hukum Henry :
- Pada suhu konstan, jumlah gas yang diberikan yang larut dalam suatu jenis dan volume cairan tertentu berbanding lurus dengan tekanan parsial gas yang dalam kesetimbangan dengan cairan itu.
"Henry's Law :
- At constant temperature, amount of gas dissolved given into kind and volume of specific liquid linear with partial pressure gas at equilibrium liquid."
- Diagram P vs T air
 |
| Diagram P - T air |
- Pada diagram diatas bisa dilihat bahwa terdapat tiga fase dari zat yaitu padat, cair dan gas. Kesemuanya dihubungkan dengan garis yg menunjukkan daerah perubahan fase. Titik pertemuan antara ketiganya disebut triple point, dimana utk air terjadi pada kondisi T = 0,01 °C dan P = 0,06113 kPa
- Misalnya : Es ( dari liquid menjadi solid) terjadi saat T yg berubah-ubah dg P tetap. Pembacaan adalah ambil titik pada daerah liquid dg T tertentu kemudian tarik ke daerah solid maka akan didapat P tertentu. Nilai T berubah-ubah seiring bergesernya titik ke kiri / daerah solid dan P tetap. Jadi intinya pembekuan bisa dilakukan dg keadaan P tetap dan dengan penurunan T. Pembacaan ini berlaku utk semua pembacaan perubahan fase
- In the above chart can be known that there are 3 phases substances such as solid, liquid and gas. All of them connected with line which show area changing phase. Point of meet between three is called triple point, which for water at condition T = 0,01 °C and P = 0,06113 kPa
- Example : Ice (from liquid to solid) happen when T unstable with P constant. Reading is take point at liquid area with specific T then pull to the solid area so will got specific P. Value of T change when shifted point to left / area solid. So conclusion is freezing can be done with condition P constant and decreasing of T. This reading can be applied for all changing phase"
- Digram P vs V air
 |
| Diagram P-V air |
- Ketika tekanan dikurangi, maka volume air akan bertambah, dengan demikian spesific volume nya juga bertambah
- Dengan menahan tekanan, air akan terus menguap yang diikuti dengan peningkatan nilai v (spesific volume) hingga akhirnya seluruh air akan berubah menjadi uap
- Setelah semuanya menjadi uap, dengan mengurangi tekanan hanya akan menyebabkan terjadinya peningkatan dari spesific volume. Bisa dilihat dari garis T1 = konstan
- Jika proses yang sama diulangi untuk suhu yang lebih tinggi, maka garis yang sama akan diperoleh seperti garis T2 = konstan, dimana saturated liquid – vapor akan menjadi lebih pendek
- Bila suhu dinaikkan lagi, akan tercapai suatu kondisi dimana saturated liquid – vapor hanya berbentuk titik yang kita kenal dengan nama titik kritis
- When pressure is reduced, so water volume will increase so specific volume also increasing
- With a keep pressure, water will continue to evaporate and followed with enhancement value of specific volume until final complete water will change to be vapor
- After all to be vapor, with reduce pressure only will cause enhancement specific volume. Can be known from T1 = constant
- If same process be repeated for higher temperature, so same line will we get like line T2 = constant, which saturated liquid - vapor will be shorter
- If temperature we increase, will reach condition which saturated liquid - vapor only formed as point and we call critical point"
- Diagram T vs V air
 |
| Diagram T-V air |
- Compressed / Subcooled Liquid : terjadi pd kondisi air (1 atm & 20 C),shg penambahan suhu cuma menambah temperatur tetapi tdk menyebabkan penguapan
- Saturated Liquid : keadaan dimana air tepat akan berubah fasenya dan terjadi pada kondisi (1 atm & 100 C) dan jika diperlakukan dengan pemanasan sedikit saja akan berubah fasenya / terjadi penguapan
- Saturated Vapor : keadaan air pada (1 atm & 100 C), campuran tepat berubah seluruhnya menjadi uap, penurunan suhu akan menyebabkan pengembunan
- Superheated Vapor : keadaan air pada (T >100 C & 1 atm) shg penambahan panas akan menyebabkan kenaikan suhu dan volume
T sat (saturation temperature)
= temperatur saat zat murni berubah phase pada tekanan tertentu
P sat (saturation pressure) = tekanan
saat zat murni berubah phase pada temperatur tertentu
- Compressed / Subcooled Liquid : occur at state of water (1 atm & 20 C), so increasing temperature only adding temperature but not evaporation
- Saturated Liquid : state where water right will change phase and occur at state (1 atm & 100 C) and if treatment with little heating will change phase / occur an evaporation
- Saturated Vapor : state of water (1 atm & 100 C), mixture right change all to be vapor, reducing temperature will cause condensation
- Superheated Vapor : state of water at (T > 100 C & 1 atm) so increasing temperature will cause raising of temperature and volume
T sat (saturation temperature) =
temperature when pure matter change phase at specific pressure
P sat (saturation pressure) = pressure
when pure matter change phase at specific temperature"
Referensi : Diolah dari berbagai sumber
ARTIKEL TERKAIT :
1. Macam Cycle Proses
2. Isotermal, Isobaris, Isokhoris dan Adiabatis
3. Sistem Pendingin (Refrigeration) pada AC
Referensi : Diolah dari berbagai sumber
ARTIKEL TERKAIT :
1. Macam Cycle Proses
2. Isotermal, Isobaris, Isokhoris dan Adiabatis
3. Sistem Pendingin (Refrigeration) pada AC
