Recommended
More Related Content
Similar to Gas dan Termodinamika
Similar to Gas dan Termodinamika (20)
Recently uploaded
Recently uploaded (6)
Gas dan Termodinamika
- 2. Gas Ideal dan Gas Tak Ideal (Nyata)
- 3. Gas Ideal Robert Boyle ο¨ Hukum Boyle (Boyleβs Law) untuk sejumlah massa gas ideal, maka hubungan P dan V pada T konstan adalah: π β 1 π π Γ π = πΆπππ π‘πππ‘ P = Tekanan Absolute (N/m2) V = Volume yg ditempati gas (m3) Persamaan gas Ideal dibangun oleh 2 hukum (Chemical Process Calculation, 2013):
- 4. Gas Ideal Jacques Charles ο¨Hukum Charles (Charlesβs Law) untuk sejumlah massa gas ideal, rasio antara V dan T adalah konstan pada P tertentu: π π = πΆπππ π‘πππ‘ V = Volume yg ditempati gas (m3) T = Absolute temperature (K) Persamaan gas Ideal dibangun oleh 2 hukum:
- 5. ο Menggabungkan dua persamaan: π Γ π = πΆπππ π‘πππ‘ π π = πΆπππ π‘πππ‘ ο π·π½ π» = πͺπππππππ Konstanta ο¨ R = konstanta gas universal : π·π½ = πΉπ» ο P = tekanan (atm absolut) ο π = volume per mol (liter per gmol) ο T = temperatur (K) ο untuk n mol gas: π·π½ = ππΉπ»
- 6. Representasi Hukum Gas Ideal dalam permukaan tiga dimensi Proyeksi p β T menunjukkan garis lurus. Persamaan: π·π½ = πΉπ» untuk π konstan: π· = πΉ π½ π» π = (ππππ π‘πππ‘)(π) persamaan garis lurus menuju titik asal (nol) Proyeksi T β π menunjukkan garis lurus. π·π½ = πΉπ» Untuk p konstan: π½ = πΉ π· . π» π = (ππππ π‘πππ‘)(π) Proyeksi p β π menunjukkan kurva. π·π½ = πΉπ» Untuk T konstan, maka: π·π½ = ππππππππ membentuk kurva hyperbola.
- 7. Gas dapat diprediksi dengan hukum gas ideal, dengan syarat: β’ Molekul memiliki volume yang sangat kecil (infinitesimally small). β’ Tidak ada gaya tarik menarik antar molekul, sehingga dianggap saling independen satu sama lain β’ Molekul gas bergerak acak, pada garis lurus dan β’ tumbukan antar molekul, dan antara molekul dengan dinding adalah elastis sempurna Yang memenuhi persyaratan: gas pada P rendah dan/atau T tinggi. From a practical viewpoint, within reasonable error, you can treat air, oxygen, nitrogen, hydrogen, carbon dioxide, methane, and even water vapor, under most of the ordinary conditions you encounter, as ideal gases
- 8. Gas Non-Ideal ο Menurut Hukum Boyle, volume yang ditempati gas berbanding terbalik dengan tekanan. ππ π π = πΆπππ π‘πππ‘ π = πΆπππ π‘πππ‘ π π . 1 π = πͺπππππππ . 1 π ο Untuk setiap gas, rasio π·π½ πΉπ» = πͺπππππππ hanya dipenuhi pada rentang P tertentu. ο¨ Hukum Boyle dipenuhi ο Pada P rendah, dan T tinggi, deviasi dari Hukum Boyle adalah kecil. ο Semakin jauh deviasi dari rentang P ο¨ kondisi ideal tidak terpenuhi ο¨ gas non- ideal ο Untuk menghitung kelakuan dari gas non-idealο¨ menggunakan persamaan keadaan (Equation of State)
- 10. Persamaan van der Waals P = Pressure a = Constant b = Constant V = Volume R = Universal gas constant T = Absolute temperature Pc = Critical pressure Tc = Critical temperature π + π π2 π β π = π π π = 27π 2ππ 2 64ππ πππ‘ππ. ππ‘π ππππ 2 π = π ππ 8ππ πππ‘ππ ππππ
- 11. Contoh Soal: Hitunglah volume yang ditempati 1 gmol uap air pada 900 Β°C dan 100 atm. a) menggunakan hukum gas ideal b) menggunakan persamaan Vander Waals. konstanta Vander Waals untuk air: π = 5.404 πΏ2 ππ‘π ππππ2 π = 0.3049 πΏ ππππ
- 12. ο Jawab: a. dengan persamaan gas ideal: ππ = ππ π π = ππ π π T=1173 K P=100 atm π = 1 0,082 1173 100 = 0,962 πππ‘ππ b. dengan persamaan van der Waals: π + π π2 π β π = π π Dimana P=100 atm T=1173 K π = 5,404 π2ππ‘π ππππ2 π = 0,3049 π ππππ π = 0,082 π. ππ‘π ππππ. πΎ 100 + 5,404 π2 π β 0,3049 = 0,082 1173 100 + 5,404 π2 π β 0,3049 = 96,2 dengan metode trial and error diperoleh V=1,24 L/gmol
- 13. Keadaan Kritis dan Faktor Kompresibilitas ο Garis temperatur konstan menghubungkan garis putus-putus (---) dimana gas (uap) mulai terkondensasi, dengan kurva titik-garis (___ . ___) menunjukkan titik dimana temperatur gas terkondensasi seluruhnya menjadi cair. ο Di antara kedua kurva ο¨ campuran uap-cair. ο Perpotongan kedua kurva disebut titik kritis dan terjadi pada T dan P tertinggi yang mungkin terjadi (ππ = 1, ππ = 1) ο Keadaan kritis untuk transisi gas-cair adalah serangkaian kondisi fisika dimana sifat-sifat dari zat cair dan uap menjadi identik
- 14. ο Reduced variable, dimana kondisi temperatur, tekanan, volume spesifik dibagi dengan kondisi kritisnya. π πππ’πππ π‘πππππππ‘π’ππ, ππ = π ππ π πππ’πππ ππππ π π’ππ, ππ = π ππ π πππ’πππ π πππππππ π£πππ’ππ, π π = π π π ο Dalam teori, law of corresponding state menunjukkan bahwa zat apapun pasti memiliki reduced volume yang sama pada reduced temperature dan reduced pressure, sehingga hukum gas universal menjadi πππ π = πππ ο Konsep reduced variables telah diaplikasikan untuk memprediksi sifat-sifat gas ideal. Salah satunya dengan modifikasi hukum gas ideal dengan menyisipkan koefisien z, faktor kompresibilitas ο¨ faktor yang menyatakan/ mengukur ke-non- ideal-an gas. ο Hukum gas ideal berubah menjadi persamaan keadaan yang digeneralisasi (generalized equation of state): ππ = π§ππ π ππ = π§π π Untuk gas ideal, z = 1
- 15. Jika compressibility factor diperoleh dari eksperimen diplot terhadap P untuk T tertentu, untuk gas-gas berbeda dihasilkan Gambar a. Jika compressibility factor diplot terhadap reduced pressure sebagai fungsi reduced temperature, maka untuk gas tersebut nilai compressibility berada pada reduced temperature yang sama dan reduced pressure jatuh pada titik yang sama juga Gambar b.
- 16. Tekanan Uap ο Definisi: tekanan absolut dimana cair dan uap berada pada keadaan kesetimbangan pada T tertentu ο Terjadi ketika cairan dipanaskan ο¨ evaporasi ο Selama penguapan, terjadi proses 1. proses pembentukan uap (vaporisation) 2. proses kondensasi. ο Saat terjadi vaporisasi, tekanan vaporisasi meningkat dan laju kondensasi juga meningkat ο Saat keduanya sama, terjadi kesetimbangan dinamis, dan uap tetap tidak berubah. Tekanan yang digunakan uap pada kondisi ini disebut tekanan uap dari cairan tersebut.
- 17. Saturated Vapour Pressure/Tekanan Uap Jenuh ο Terjadi ketika tekanan parsial uap sama dengan tekanan uap kesetimbangan. ο¨ uap siap untuk berkondensasi Unsaturated Vapour Pressure/Tekanan uap tak jenuh ο Terjadi ketika tekanan uap parsial lebih kecil dari tekanan uap kesetimbangan. ο¨ kondisi dimana uap tidak siap berkondensasi ο¨ disebut juga uap superheated. ο Jika uap jenuh ditekan/didinginkan, maka akan terbentuk uap basah (campuran uap-cair). Untuk menentukan kualitas uap: % π²πππππππ πππ = πΏ = ππ ππ + ππ π πππ% wv = massa uap wl = massa liquid/cairan
- 18. Pengaruh Perubahan T terhadap Tekanan Uap ο dinyatakan dengan persamaan Clausius Clapeyron ο Jika uap mengikuti hukum gas ideal, maka persamaan Clausius Clapeyron lebih akurat digunakan pada T rendah dan P rendah π π· π· = ο¬π π» πΉπ»π π=vapour pressure (atm) ο¬=latent heat of vaporization (J/mol) π =universal gas constant (J/mol.K) π=absolute temperature (K) ο Mengasumsikan panas penguapan konstan, maka T tidak bervariasi jauh, sehingga dapat diintegrasikan dengan batas P0, T0 (untuk kondisi awal) dan P, T : ln π π0 = ο¬ π 1 π0 β 1 π π0=initial pressure (atm) π=final pressure (atm) ο¬=latent heat of vaporization (J/mol) π0=initial temperature (K) π=final temperature (K) (Chemical Process Calculation, 2013)
- 19. ο Contoh soal: Diketahui tekanan uap ethyl ether = 185 mmHg pada temperatur 0 oC. Panas penguapan molal (ο¬)=6850 kal/grammol pada 0 oC. Hitung tekanan uap pada 20 oC! Jawab: P0 = 185 mmHg T0 = 273 K ο¬ = 6850 kal/grammol T = 20+273 = 293 K R = 1,99 kal/(gmol.K) ln π 185 = 6850 1,99 1 273 β 1 293 maka P=437 mmHg
- 20. Sistem Gas-Cair ο Hubungan yang menyatakan distribusi fasa gas dan cair adalah Hukum Raoult dan Hukum Henry. ο Hukum Raoultο¨menyatakan tekanan parsial komponen βAβ sama dengan perkalian tekanan uap murni βAβ dengan fraksi mol βAβ dalam fasa cair. PA=P0 A . xA = P . yA ο Hukum Henry ο¨menyatakan tekanan parsial gas terlarut , sebanding dengan fraksi mol komponen pada fasa cair PA=H . xA = P . yA Hukum Henry valid jika xA mendekati nol (0), misalnya dalam larutan encer komponen βAβ. Hukum Raoult valid jika xA mendekati satu(1), misalnya dalam fasa cair mendekati murni.
- 21. ο Contoh: Hitung tekanan total dan komposisi dari uap yang berkontak dengan suatu larutan pada temperatur 100 oC yang mengandung 40% benzena(C6H6),35% toluena (C6H5CH3), dan 25% orthozylena (C6H4(CH)2)! Diketahui tekanan uap murni pada 100 oC: benzena = 1340 mmHg toluena = 560 mmHg orthozylena = 210 mmHg Massa total = 100 lb Jawab: Tekanan uap: PA = xA * PA 0 benzena = 0,513/1,138 x 1340 = 604,06 mmHg toluena = 0,38/1,138 x 560 = 186,995 mmHg orthozylena = 0,245/1,138 x 210 = 45,211 mmHg Komposisi uap: yA = PA/P benzena = 604,06 / 836,266 = 72,23% toluena = 186,995 / 836,266 = 22,36% orthozylena = 45,211 / 836,266 = 5,41% total = 836,266 mmHg Massa Mol = massa/MR Benzena = 40% x 100 = 40 lb = 0,513 lbmol Toluena = 35% x 100 = 35 lb = 0,38 lbmol Orthozylena = 25% x 100 = 25 lb = 0,245 lbmol total = 1,138 lbmol