Asas Teknik Kimia 07 [PDF]

Citation preview

Cara Matematis untuk penyelesaian soal Di dalam menyelesaikan selain dengan prinsip-prinsip kimia dan fisika, kadang-kadang digunakan pula prinsip-prinsip matematika. Adapun prinsip-prinsip matematika yang digunakan pada Teknik Kimia antara lain : 1. Secara metode coba-coba ( Trial and error ) 2. Secara integral. 3. Secara Simultan. Cara ini digunakan untuk menyelesaikan 2 persamaan dengan dua bilangan tidak diketahui. 4. Secara grafis. Contoh Soal. 1. Metil alcohol dibuat secara sintesa dari campuran CO dan H2 melalui suatu lapisan katalisator. Umpan terdiri dari 2 mol H2 terhadap 1 mol CO. X adalah jumlah mol H yang bereaksi pada 300°C ; 240 atm dan dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : 3−x 2 x ( ) ( ) − 429 = 0 2−x 2−x



Hitunglah : berapa X



Penyelesaian : Suatu persamaan pangkat tiga, dimana persamaan dinyatakan dalam f (X) f (X) = (



3−x 2 2−x



) (



x



2−x



Diasumsi : X



f (X)



1,79



- 146



1,80



- 105



1,81



- 55



1,82



+



1,83



+ 81



6



) − 429 = 0



1,84



+ 175



200 150 100



f(x)



50 0 1.78



1.79



1.8



1.81



1.82



1.83



1.84



1.85



-50 -100 -150 -200



x



2. Dalam keseimbangan gas yang terjadi, bila umpan terdiri campuran H2O dan CO dalam perbandingan mol 5 : 1 yang dilewatkan pada tumpukan coke pada 1110°K ; 10 atm , diperoleh 2 persamaan yang masing-masing tidak tergantung satu sama lain : a.



(X−Y) (1−X+2Y)(5−X)



= 0,9442



b.



( 1−X+2Y )2 ( X−Y )(6+Y)



X:



= 1,2201



mol H2O yang dikonversi , per 6 mol umpan, sesuai dengan



reaksi : H2O + CO Y:



CO2 + H2



mol CO2 yang dikonversi per 6 mol umpan, sesuai dengan



reaksi : C + CO2



2 CO



Jika X dan Y harganya dapat dihitung, maka komposisi gas dalam keseimbangan dapat ditentukan. Tentukanlah : X dan Y ! Penyelesaian : Ditentukan secara grafik dengan cara sebagai berikut : X (coba-coba)



Y dari (1)



Y dari (2)



0



- 0,500



- 0,092



1



0,117



0,736



2



0,891



1,534



3



1,885



2,316



4



3,198



3,089



5



5,000



3,885



Kemudian diplotkan pada grafik : 6 5 4 3



y



Y (1) 2



y(2)



1 0 0 -1



1



2



3



4



5



6



x



Latihan Soal (Kelas A) Gas alam mempunyai komposisi sebagai berikut : CH4 = 300 cuft ; C2H6 = 450 cuft ; N2 = 250 cuft. P campuran gas = 1,25 atm, T = 30oC Hitunglah : a. Komposisi dalam % mol b. Komposisi dalam % berat / % massa c. Berat Molekul rata-rata d. Kerapatan ( density ) campuran gas T = 30oC = [(1,8 x 30) + 32 ]oF = 86oF = (86 + 460)oRankine = 546oR P = 1,25 atm = 1,25 x 14,7 x 144 lb/ft2



STP : P1 = 1 atm, T1 = 0oC = 32oF = 492oR, n1 = 1 lbmol gas, V1 = 359 cuft 1x 14,7x144x 359 1 x 492 = 1,25 x 14,7 x 144 x 1000 n2 x 546 n2 =



a



lbmol



Massa gas = a x BM campuran = b Densitas gas = b lb/1000cuft = c lb/cutf Diketahui larutan H3PO4 2 N sejumlah 500 cc pada suhu 280C. Density larutan = 1,15 gram/cc. Ditanyakan : a. Komposisi dalam % berat (% massa) b. % volume dari air c. Komposisi dalam % mol d. Komposisi dalam % atom e. Molalitas



Latihan Soal (Kelas B) Gas alam mempunyai komposisi sebagai berikut : CH4 = 83,5 % ; C2H6 = 12,5% ; N2 =4,0% (dalam % volume). Laju alir campuran gas = 500 cuft/menit, P campuran gas = 1,20 atm, T = 25oC. Hitunglah : a. Komposisi dalam % mol b. Komposisi dalam % berat / % massa c. Berat Molekul rata-rata Kerapatan ( density ) campuran gas



Diketahui larutan H2SO4 98 % massa sejumlah 250 cc pada suhu 280C. Density larutan = 1,10 gram/cc. Ditanyakan : a. Normalitasnya b. % volume dari air c. Komposisi dalam % mol d. Komposisi dalam % atom e. Molalitas