Panas Laten Cara Mengestimasi Panas Laten [PDF]

Citation preview

MODUL TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA



Panas Laten = Panas yang terlibat pada proses yang diikuti dengan perubahan Phase



3. 2. 4. Panas Penguapan (Perubahan phase dari cair menjadi uap) Bila zat murni berubah fase maka akan melibatkan sejumlah energi seperti terlihat pada gambar 3-2.



uap



5



4 H



cair



3



2 padat 1



MP



BP



temperatur



Gambar 3-2. Grafik Perubahan Zat Padat Murni Menjadi Uap Gambar 3-2 menunjukan grafik perubahan zat murni dari padat menjadi uap, perubahan ini mengalami berapa tahapan: 1. Perubahan dari zat padat menjadi zat cair, panas yang dibutuhkan panas sensibel 2.



Pada perubahan zat menjadi padat menjadi cair setelah melalui temperatur pencairan, panas yang dibutuhkan adalah panas laten pencairan.



Prodi Teknologi Kimia Industri 2020



1



MODUL TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA



3. Setelah melalui temperatur pencairan, zat cair akan mengalami perubahan panas sensibel dari temperatur pencairan sampai temperatur penguapan. 4.



Pada perubahan zat cair menjadi uap setelah melalui temperatur penguapan panas yang dibutuhkan adalah panas laten penguapan.



5. setelah memlalui temperatur penguapan, untuk mendapatkan panas dari uap menggunakan tabel uap. Hubungan antara panas laten dan PVT didalam perubahan fase zat murni adalah : H  T .V



dP sat ..........(3.1) dT



dimana: ΔV = perubahan volume selama perubahan fase pada temperatur saturasi ΔH = panas laten dP sat  kecepa tan perubahan fase pada tekanan dan temperatur saturasi dT



Jika proses diatas digunakan untuk menghitung panas penguapan dari cair murni, dP sat dT



dapat ditentukan dari slope tekanan uap dengan temperatur, V merupakan



perbedaan volume antara volume uap dan saturasi cair. Panas penguapan dapat ditentukan dari hal: 1. Panas penguapan terjadi pada keadaan normal (tekanan atm dan temperatur didih). 2. Panas penguapan ditentukan pada beberapa temperatur yang diketahui. untuk mengetahui panas penguapan yang terjadinpada titik didih digunakan persamaan Riedel.



H n 2,17  ln Pc  1   .............(3.2) Tn 0,930  TRn



Dimana: Tn



= titik d idih (K)



ΔHn



= panas penguapan molar pada titik didih



Pc



= tekanan kritis



TRn



= temperatur reduksi pada titik didih



Prodi Teknologi Kimia Industri 2020



2



MODUL TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA



Panas laten penguapan dari cairan murni pada beberapa temperatur dapat ditentukan bila panas penguapan dari salah satu temperatur diketahui, untuk H 2  1  TR 2  digunakan persamaan Watson,  1   1  TR1



   



itu



0 , 38



.............(3.3)



Contoh Panas penguapan air pada 212oF = 970 Btu/lb, tentukan panas penguapan



1.



pada 600oF. Penyelesaian : Dari lampiran, Tc air = 647,1 K = 1165 R TR1 



212  460  0,577 1165



TR 2 



600  460  0,91 1165



 1  TR 2 H 2  H 1   1  TR1



  



0 , 38



 1  0,91    970   1  0,577 



0 , 38



 539 Btu / lb



2. Tentukan panas penguapan dari benzene, bila titik didih normal benzene 176,20F Penyelesaian Tn = 176,2oF, dari tabel pada lampiran pc = 48,3 atm, Tc = 562,1 K TR 



(176,2  460) ;1,8  0,628 562,1



H n 2,17(ln Pc  1) 2,17(ln 48,3  1)    7743,14 cal / mol Tn 0,913  TRn 0,913  0,628



Panas penguapan merupakan fungsi T dan P, hubungan antara tekanan uap dan temperatur digunakan persamaan Clapeyron. dP 0   .......... ...(3.4) dT T (v g  v l )



Dimana: dP 0  perubahan tekanan uap murni



Prodi Teknologi Kimia Industri 2020



3



MODUL TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA



T



= temperatur titik didih



vg = volume gas, vl



= volume cairan



λ = panas penguapan pada temperatur T dT = kenaikan temperatur Contoh Pada tekanan 1 atm air mendidih pada 100 oC dengan panas penguapan 2258 KJ/kg, ρ air = 0,958 kg/liter dan volume molar uap air 30,2 liter/grmol. Hitung titik didihair pada tekanan 4 atm Penyelesaian: misal jumlah air yang diuapkan = 1 kgmol (18 kg), volume air = 18/0,958 = 18,789 liter. liter



Volume uap untuk 1 kgmol = 30,2 grmol x



1000 grmol  30.200 liter kgmol



panas penguapan = 2258 KJ/kg x 18 kg = 40.644KJ perubahan tekanan uap air = 4 – 1 = 3 atm x



101,3 kPa  303,9 kPa 1 atm



40.644 KJ dP 0    dT T (v g  v l ) 373 30.200  18,789



dT = 84,21 K, dimana dT = T2 – T1, 84,21 = T2 – 373, T2 = 373 + 84,21 = 457,17K. Titik didih air pada tekanan 3 atm = 457,17 K Perhitungan panas penguapan pada titik didih normal dan tekanan normal dapat ditentukan secara langsung, sedangkan panas penguapan yang mempunyai perbedaan temperatur yang sangat kecil digunakan persamaan Clausius-Clayperon, persamaan ini digunakan untuk menghitung panas penguapan pada perbedaan temperatur didih yang sangat kecil. Persamaan (3.4) dari persamaan Clausius-Clayperon di intergrasi akan menghasilkan persamaan (3.5), ln



P2 P1



0



0







 1 1    ............(3.5) R  T2 T1 



Contoh



Prodi Teknologi Kimia Industri 2020



4



MODUL TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA



Hitung panas penguapan air pada temperatur 500 K dengan menggunakan persamaan Clausius dan persamaan Clausius-Clayperon. Penyelesaian: T ,K Tekanan Uap, MPa vg, m3/kg Vl, m3/kg



490 2.181 0,09150 0,00118



0



0



Persamaan Clausius, P2  P1  3163  2181



500 2.637 0,07585 0,00120



510 3.163 0,06323 0,00122



T  ln 2 T  v g  vl  T1







 0,07585  0,0012018



ln



510 ,   32.983 KJ / kmol 490



Persamaan Clausius-Clayperon:



ln ln



P2



0



P1



0







 1 1    R  T2 T1 



3.163   1 1     ,   38.618 KJ / kmol 2.181 8,3143  490 510 



dari hasil perhitungan panas penguapan air menggunakan persamaan Clausius Clayperon mengalami penyimpangan sebesar 17%.



3.4. Soal Latihan/Tugas Prodi Teknologi Kimia Industri 2020



5



MODUL TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA



1. Hitung panas penguapan toluene pada titik didihnya. 2. Hitung panas penguapan toluene pada temperatur 4500F 3. Hitung panas penguapan benzene pada 500 K menggunakan persamaan Clapeyron



Prodi Teknologi Kimia Industri 2020



6