Panas Sensibel
Energy BalanceEnergy BalanceTransfer Energi dari lingkungan ke
sistemAkumulasi Energi pada sistemTransfer Energi dari sistem ke
lingkunganEnergi yang terbangkitkan Energi yang terkonsumsiSifat
ReaksiReaksi kimia yang bersifat eksotermis ( menghasilkan panas),
maka energi yang dihasilkan disebut sebagai energi yang
terbangkitkan sistem.Reaksi kimia yang bersifat endotermis
(membutuhkan panas), maka energi yang dihasilkan disebut sebagai
energi yang terkonsumsi oleh sistem.Untuk sistem dengan proses
steady state (sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang
ditentukan), maka energi yang terakumulasi = 0.Transfer
Energi/Panas
Panas SensibelPanas sensibel adalah Panas yang menyertai
perubahan temperatur dari suatu sistem tanpa disertai perubahan
fasa, reaksi kimia, dan perubahan komposisi
Panas sensibel terjadi pada sistem tertutup dan terbuka.sistem
tertutup : terjadi transfer energi (panas dan kerja) tetapi tidak
terjadi transfer massa antara sistem dengan lingkungan.sistem
terbuka: terjadi transfer energi (panas dan kerja) dan massa antara
sistem dengan lingkungannyaKapasitas PanasKapasitas panas suatu zat
ialah banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat itu
sebesar 1K.
Jika suhu zat itu naik dengan dT dan kapasitas panas zat itu C,
maka panas (Q) yang diperlukan adalah
Q = C dT C = Q / dTSatuan C dalam (SI) adalah J K-1
Jika kapasitas panas dibagi dengan massa zat m, hasilnya disebut
kapasitas panas jenis (c).c = C/m Satuan kapasitas panas jenis
adalah Jkg-1K-1
Jika kapasitas panas dibagi dengan jumlah mol dalam sistem,
hasilnya disebut kapasitas panas jenis molal, yang dirumuskan
sebagai berikut c = C/n Panas yang masuk atau keluar dari sistem
dapat dihitung dengan persamaan
massaatau
jumlah mol
Sistem TertutupSistim tertutup pada tekanan konstanpanas reaksi
sama dengan perbedaan entalpi produk dan reaktan.
Sistim tertutup pada volume konstanpanas reaksi sama dengan
perbedaan energi dalam (internal energi)antara produk dan
reaktan
Kapasitas Panas Sensibel (1 fasa)Persamaan untuk kapasitas panas
pada fasa solid, liquid dan gas adalah persamaan empiris.Kapasitas
panas didapatkan dengan tekanan konstan (Cp) sebagai fungsi dari
temperatur dengan konstanta a, b, c. (Basic Principles and
Calculations in Chemical Engineering, David M. Himmelblau : table
E).
Contoh soal 1Pada campuran gas (terdiri dari N2 sebesar 82%; O2
sebesar 7,3%; CO sebesar 1,5%; CO2 sebesar 9,2%) didinginkan dari
suhu 550F menjadi 200F, pada tekanan konstan. Berapa perubahan
energi yang terjadi pada gas tiap lb mol. Asumsi energi yang
dihasilkan karena pencampuran masing2 gas diabaikan. Persamaan
kapasitas panas (T =F; Cp =Btu/lbmolF) Appendix E1N2; Cp =
6,895+0,7624.10 T-0,7009.10TO2; Cp = 7,104+0,7851.10
T-0,5528.10TCO2; Cp = 8,448+5,757.10 T-21,59.10T+3,059.10TCO; Cp =
6,865+0,8024.10 T-0,7367.10T
Basis : 1,00 lbmol gasN2; 0,82( 6,895+0,7624.10 T-0,7009.10T)O2;
0,073 ( 7,104+0,7851.10 T-0,5528.10T)CO2; 0,092 (8,448+5,757.10
T-21,59.10T+3,059.10T)CO; 0,015 ( 6,865+0,8024.10 T-0,7367.10T)
Cp net = 7,053 + 1,2242.10 T 2,6124.10T + 0,2814.10T
Quiz (20 menit)Berapa energi yang dihasilkan pada pembakaran 30%
gas ethane pada suhu 200K, jika suhu akhir furnace sebesar 1000K?
(Btu/lbmol)Asumsi : energi yang dihasilkan dari reaksi yang terjadi
diabaikan.Perhitungan H
Formal IntegrationMenentukan H pada temperature limit T0 dan T,
menggunakan rumus:
Contoh soal 2Berapa panas yang dibutuhkan untuk menaikkan
temperatur 1 mol methane dari 260C menjadi 600C.(dalam
Joule)Diketahui konstanta (T dalam Kelvin):A = 1,702B = 9,081.10C =
-2,164.10
T0 = 533T = 873 = 1,637
Contoh soal 3Hitung perubahan entalphy dari gas N2 sebesar 1
kgmol yang dipanaskan pada tekanan konstan 100kPa dari suhu 18C
sampai 1100C1ookPa = 1 atmDari appendix D.4 (Perhitungan harga
entalphy dengan data hasil experiment), sehingga :Pada 18C H = 524
kJ/kg molPada 1100C H = 34.715 kJ/kg mol (bagaimana cara
dapatnya)
Basis : 1 kg N2H = 34.715 524 = 34.191 kJ/kg molInterpolasiKN2
1300 32.216 1373 ? 1400 35.639
Neraca Energi untuk proses kimia (non flow system)
Ditinjau Neraca Panas di sistem sekitar titik 1 ke titik 2 :
Input = OutputEP1 + EK1 + U1 = EP2 + EK2 + U2 + P1V1 + Q + P2V2 +
W
Dimana U+PV = H
EP + EK + U + PV = Q WEntalphy pada non flow systemSistem non
alir dianggap terjadi di dalam alat-alat proses, misal alat penukar
panas (HE), reaktor, dan alat-alat transfer massa lainnya.Pada
sistem ini, biasanya EP dan EK
