Tugas 2 OTK 1 Bima Fernando 4KA [PDF]

Citation preview

Nama : Bima Fernando NIM : 061930400077 Kelas : 4KA Mata Kuliah : Operasi Teknik Kimia 1 (Tugas 2) 1. Campuran Gas CH4 dan He di dalam suatu pipa pada kondisi 101,32 kPa dan 298K. Tekanan methane pada kondisi awal 60,79 kPa kemudian berdifusi sepanjang 0,02 m Tekanannya menjadi 20,26 kPa. Difusitas terjadi sebesar 0,675x10-4 m2/det. Tekanan total dalam pipa dianggap tetap pada kondisi atmosfer. Hitung fluks gas methane pada kondisi steady untuk aliran berlawanan arah? Jawab : Diket : P = 101,32 kPa T = 298 K PA1 = 60,79 kPa = 6,0790 . 104 Pa PA2 = 20,26 kPa = 2,026 . 104 Pa Z1 = 0 Z2 = 0,02 m DAB = 0,675 . 104 m2 / det Ditanya : 𝐽𝐴∗ = ? Penyelesaian :



𝐽𝐴∗ =



𝐷𝐴𝐵 (𝑃𝐴1 −𝑃𝐴2 ) 𝑅 .𝑇 (𝑍2 −𝑍1 ) 𝑚2



=



0,675 . 10−4 𝑑𝑒𝑡 (6,0790 .104 − 2,026 .104 )𝑃𝑎 𝑚3 𝑃𝑎



8314 .𝑘𝑔𝑚𝑜𝑙 .𝐾 .(298 𝐾) (0,02 𝑚) 𝑚2 𝑃𝑎 𝑑𝑒𝑡 𝑚4 𝑃𝑎 49.551,44 𝑘𝑔𝑚𝑜𝑙



2,735775



=



= 5,5211 . 10-5



𝑘𝑔𝑚𝑜𝑙 𝐴 𝑑𝑒𝑡 𝑚 2



2. Gas CO2 berdifusi dalam keadaan steady dalam pipa sepanjang 0,20 m dengan diameter 0,01 m ke dalam gas N 2 pada 298K, 101,32 kPa. Tekanan parsil gas CO2 pada masing-masing kondisi yaitu 456 mmHg dan 76 mmHg. Difusivitasnya sebesar 1,67x10-5 m2/det pada 298K. Hitung fluks CO2 dalam sistem CGS dan Sistem SI untuk aliran berlawanan arah?



Jawab : a. 𝐽𝐴∗ untuk satuan CGS Diket : PA1 = 456 mmHg = 607950, 098406 dyne/cm2 PA2 = 76 mmHg = 101325,016401 dyne/ cm2 Z = 0,2 m = 20 cm DAB = 1,67 . 10-5 m2 / det = 1,67 . 10-1 cm2 / det Penyelesaian :



𝐽𝐴∗ =



𝐷𝐴𝐵 (𝑃𝐴1 −𝑃𝐴2 ) 𝑅 .𝑇 (𝑍2 −𝑍1 )



1,67 . 10−1



=



𝑐𝑚2 𝑑𝑒𝑡



(607950,098406 − 101325,016401)dyne/cm2



8,314 .107



𝑑𝑦𝑛𝑒 . 𝑐𝑚 .(298 𝐾) (20 𝑐𝑚) 𝑔𝑚𝑜𝑙 . 𝐾



𝑑𝑦𝑛𝑒 𝑑𝑒𝑡 𝑑𝑦𝑛𝑒 . cm2 7 10 𝑔𝑚𝑜𝑙



84.606,38869



= 48.478,64 .



𝑔𝑚𝑜𝑙



= 1,745 . 10-7 𝑑𝑒𝑡 𝑐𝑚2 b. 𝐽𝐴∗ untuk satuan SI Diket : 456 𝑚𝑚𝐻𝑔



PA1 =



760 76 𝑚𝑚𝐻𝑔



PA2 =



760



= 0,6 atm . 1,01325 . 105 = 0,60795 . 105 Pa



= 0,1 atm . 1,01325 . 105 = 0,101325 . 105 Pa



Z = 0,2 m DAB = 1,67 . 10-5 m2 / det Penyelesaian :



𝐽𝐴∗ =



𝐷𝐴𝐵 (𝑃𝐴1 −𝑃𝐴2 ) 𝑅 .𝑇 (𝑍2 −𝑍1 ) 𝑚2



=



1,67 . 10−5 𝑑𝑒𝑡 (0,60795 . 105 − 0,101325 . 105 ) Pa 𝑚3 𝑃𝑎



8314 𝑘𝑔𝑚𝑜𝑙 . 𝑚2 𝑃𝑎 𝑑𝑒𝑡 𝑚4 𝑃𝑎 495.514,4 𝑘𝑔𝑚𝑜𝑙



0,84606



=



= 1,707 . 10-6



𝑘𝑔𝑚𝑜𝑙 𝑚 2𝑑𝑒𝑡



𝐾



.(298 𝐾) (0,2 𝑚)



3. Gas Helium dan gas Nitrogen berada pada pipa dengan panjang 0,1 m dan diameter 5 mm pada kondisi 298K, 1,0 atm abs. Tekanan parsial He pada masing-masing kondisi awal dan akhir di dalam pipa adalah 0,060 atm dan 0,020 atm. Difusitas gas Helium ke Nitrogen adalah 0,687x10-4 m2/det.Aliran berlawanan arah. Hitunglah : a. Fluks He dalam kgmol/det.m2 dan gmol/det.cm2. b. Fluks gas N2 c. Tekanan parsial He pada titik 0,05 m Jawab : Diket : P = 1 atm PA1 = 0,060 atm PA2 = 0,020 atm DAB = 0,687 . 10-4 m2 / det Z = 0,1 m T = 298 K Ditanya : a. 𝐽𝐴∗ He dalam kgmol / det m2 dan gmol / det . cm2 b. 𝐽𝐵∗ H2 c. Tekanan parsil He pada 0,05 m Penyelesaian : a. 𝐽𝐴∗ =



𝐷𝐴𝐵 (𝑃𝐴1 −𝑃𝐴2 ) 𝑅 .𝑇 (𝑍2 −𝑍1 ) 𝑚2



=



0,687 . 10−4 𝑑𝑒𝑡 (0,06 – 0,02) atm



𝑚3 𝑎𝑡𝑚 ) .(298 𝐾) (0,1 𝑚) 𝐾



(0,08205 𝑘𝑚𝑜𝑙 .



=



0,02748 . 10−4



𝑚2 𝑎𝑡𝑚 𝑑𝑒𝑡



𝑚4 𝑎𝑡𝑚 2,44509 𝑘𝑚𝑜𝑙



𝑘𝑔𝑚𝑜𝑙



= 1,123885 . 10-6 𝑑𝑒𝑡 𝑚2 𝑔𝑚𝑜𝑙



= 1,123885 . 10-7 𝑑𝑒𝑡 𝑐𝑚2 b. PB1 = P – PA1 = 1 – 0,060 = 0,94 atm PB2 = P – PA2 = 1 – 0,020 = 0,98 atm



𝐽𝐵∗ =



𝐷𝐴𝐵 (𝑃𝐴1 −𝑃𝐴2 ) 𝑅 .𝑇 (𝑍2 −𝑍1 ) 𝑚2 (0,94 – 0,98) atm 𝑑𝑒𝑡 3 𝑚 𝑎𝑡𝑚 (0,08205 ) .(298 𝐾) (0,1 𝑚) 𝑘𝑚𝑜𝑙 . 𝐾



0,687 . 10−4



=



𝑚2 𝑎𝑡𝑚 𝑑𝑒𝑡 𝑚4 𝑎𝑡𝑚 𝑘𝑚𝑜𝑙



− 0,02748 . 10−4



=



2,44509



𝑘𝑚𝑜𝑙



= - 0,01124 . 10-4 𝑑𝑒𝑡 𝑚2