bhn past ke_1

Upload: rahmadprtg

Post on 06-Jul-2018

227 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    1/48

    PENGANTAR ANALISISTEKNIK KMIA

    OlehDr. Amir Husin, ST, MT

    Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT

    Departemen Teknik Kimia

    Fakultas Teknik !ni"ersitas Sumatera !tara

    RTK ###$

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    2/48

    RTK ###%

    &E'(A'TAR A'A)*S*S TEK'*K KM*A

     Kuliah ke-

    Pengertian model dan simulasi, analisis, dan

    sistem teknik kimia

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    3/48

    Amir/PA-TK/2016 3

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    onsep Dasar Analisis

    Perancangan, oerasi teknik kimia, dan research

    mem!utuhkan analisis roses roses "isik-kimia #ang

    komleks$

    Pengolahan %treatment& secara kuantitati" sistem

    teknik kimia sering dise!ut modeling, dimana

    rinsi-rinsi kimia, !iokimia dan "isika digunakan

    untuk mendaatkan ersamaan matematika guna

    mendeskrisikan roses terse!ut$

    Kemudian, ersamaan-ersamaan terse!ut

    dimaniulasi untuk memrediksi aa #ang akan

    ter'adi ada sistem terse!ut$

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    4/48

    Amir/PA-TK/2016 4

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    Tu'uan khusus analisis adalah (

    )$ Mendeskrisikan situasi "isik suatu sistem eroses

    melalui ersamaan-ersamaan %mendaatkan

    model&*$ Manggunakan model ersamaan-ersamaan

    terse!ut untuk memrediksi kelakuan sistem

    emroses terse!ut$

    +$ Mem!andingkan hasil rediksi dengan kelakuan

    aktual sistem real$

    $ Mengealuasi keter!atasan model terse!ut dan

    mereisin#a 'ika dierlukan

    .$ Menggunakan model terse!ut untuk rediksi dan

    erancangan

    Konsep Dasar Analisi

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    5/48

    Amir/PA-TK/2016 5

    Konse /asar Analisis

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    6/48

    Amir/PA-TK/2016 6

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    Situasi "isik terse!ut termasuk kelakuan suatu o!'ek

    seerti(

    Reaktor kimia atau !iokimia

    0eat e1changers Kolom destillasi Sungai atau a#au, Sel !iologis dan

    2rganisme $

    Konsep Dasar Analisi

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    7/48

    Amir/PA-TK/2016 7

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    Defenisi Sistem dan

    Lingkungan Sistem adalah !agian dari alam semesta %unierse&

    #ang tercaku dalam !atas-!atas lingku analisis

    atau

    Se'umlah 3at4 camuran 3at #ang si"at-si"atn#a

    %kelakuan-n#a& diela'ari

      )ingkungan+ environment/surrounding

    5aitu 6agian dari alam semesta %unierse& #ang !erada di luar

    !atas-!atas sistem

      Sistem

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    8/48

    Amir/PA-TK/2016

    Defenisi !sti"a#

    7man

    Produk!a8ah

     Air

    Pendingin

    Produkatas

    Sistem

    Steam

    Kondensat Air endingin out

    Searator 

    Menara /estillasiKondensor 

    HE

    &ompa

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    9/48

    Amir/PA-TK/2016 $

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

      Pengg%"%ngan Sistem

    )$ Sistem tertutu %closed system&

    *$ Sistem ter!uka %open system&

    +$ Sistem diisolasi4 tersekat

     Sistem Tertutup ( #aitu !ila tidak ada aliran dan4atau

    ertukaran massa antara sistem dan lingkungan

    9ontoh( se'umlah 3at dalam 8adah tertutu reaktor !atch

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    10/48

    Amir/PA-TK/2016 10

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

      Pengg%"%ngan Sistem

    Sistem Ter!uka #aitu !ila terdaat aliran dan4atauertukaran massa antara sistem dan lingkungan

    9ontoh(

    reaktor4 unit oerasi #g mengalir secara kontinu

    8adah ter!uka #g !erisi se'umlah 3at

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    11/48

    Amir/PA-TK/2016 11

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

      Pengg%"%ngan Sistem

     Sistem Tersekat/ diisolasi , #aitu 6ila tidak ada aliran

    massa dan4atau energi antara sistem dan

    lingkungan

    9ontoh(

    air dalam !otol termos ideal

    reaktor !atch adia!atis

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    12/48

    Amir/PA-TK/2016 12

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    &%de" &atematik

    Model adalah

    Reresentasi %gam!aran& sesuatu dalam !entuk kecil

    Pola sesuatu #ang akan di!uat4diela'ari$

    Suatu deskrisi atau analog #ang digunakan untuk

    mem!antu memisualisasikan sesuatu %misal( suatu

    atom& #ang tidak daat dio!serasi secara langsung$

    De-enisi Model

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    13/48

    Amir/PA-TK/2016 13

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    &%de" &atematik

    &emodelan meruakan suatu kegiatan untuk

    mendeskrisikan !agaimana kelakuan suatu alat atau

    o!'ek$

    9ara mendeskrisikan suatu alat dan kelakuann#a( Menggunakan kata-kata Gam!ar atau sketsa Menggunakan model "isik Program komuter 

    Rumus matematika

    :adi( Aktiitas emodelan daat dilakukan dalam

    !er!agai !ahasa, dan sering dilakukan secara simultan$

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    14/48

    Amir/PA-TK/2016 14

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    ;olume kontrol

    < #ang tim!ul

    dalam olume

    kontrol karenase'umlah roses

    < #ang hilang dari

    olume kontrol

    karena se'umlah

    roses

    Permukaan kontrol

    (%"ume k%ntr%"

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    15/48

    Amir/PA-TK/2016 15

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    :umlah total < #ang terkandung di dalam olume kontrol

    ada 8aktu t*  sama dengan 'umlah total < #ang

    terkandung di dalam olume kontrol ada 8aktu

    se!elumn#a %t)&, ditam!ah 'umlah total < #ang muncul di

    dalam olume kontrol karena se'umlah roses selama

    interal 8aktu %t) hingga t*&, dikurangi 'umlah total <

    #ang hilang dari dalam olume kontrol karena se'umlahroses dalam interal 8aktu %t) hingga t*&,

    )ukum K%nser'asi *

    engan + * massa, energi atau m%mentum

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    16/48

    Amir/PA-TK/2016 16

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    ( )[ ]   ( )[ ]Δttt,keluar XJumlahΔttt,masuk XJumlahXXtΔtt

    +−++=+

    ( )   [ ]   t ∆=+   masuk XlajuΔttt,masuk XJumlah

    ( )   [ ]   t keluar keluar    ∆=+   XlajuΔttt,XJumlah

    Sehingga (

    [ ] [ ]Δtkeluar XlajuΔtmasuk XlajuXXtΔtt

    −+=+

    [ ] [ ]   t t    ∆−∆=−+

    keluar Xlajumasuk XlajuXXtΔtt

    =−

    + kontrolvolumedalam

    XakumulasiLajuXX

    tΔtt

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    17/48

    Amir/PA-TK/2016 17

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    am!il limit ∆t → =, maka (

    [ ] [ ]keluar Xlajumasuk XlajuXX

    tΔtt −=∆

    −+

    [ ] [ ]keluar Xlajumasuk Xlaju −=dt 

    dX  >>>>>>>>$ %)$)&

    [ ] [ ]   t t    ∆−∆=−+

    keluar Xlajumasuk XlajuXXtΔtt

    =−

    + kontrolvolumedalam

    XakumulasiLajuXX

    tΔttNote (

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    18/48

    Amir/PA-TK/2016 1

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    olume kontrolh

    densitas

    cairan, ρ

    La'u alir masuk, ?" 

    La'u alir

    masuk, ?e

    ermukaan kontrol

    9ontoh )$ Tangki Pencamur dengan aliran masuk dan keluar 

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    19/48

    Amir/PA-TK/2016 1$

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

     Alikasi Konserasi Massa

    Perhatikan kem!ali Gam!ar tangki Pencamur (Tangki Pencamur !erisi cairan dengan densitas, ρ$ 9airan #angsama mengalir masuk dan keluar dari tangki$ Luas enamang

    tangki @ A , dan tinggi cairan di dalam tangki ada 8aktu t

    adalah h%t&$ Aliran masuk adalah la'u alir olumetrik ?"  

    %terukur&, misal dalam m+4det$ &$ Aliran keluar adalah ?e %misaldalam m+4det&$ Asumsi, temeratur di seluruh sistem adalah

    selalu sama$ /engan demikian, tidak ada engaruh eru!ahan

    temeratur terhada densitas$ /iinginkan untuk mengetahui

    eru!ahan leel cairan di dalam tangki terhada 8aktu, dan

    !agaimana kemungkinan kita mengontrol leel cairan$

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    20/48

    Amir/PA-TK/201620

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    t t    ∆

    −∆

    =

    keluar total

     massalaju

    masuk total

     massalaju

    totalmassa

    akumulasi

    Neraca massa total (

    t t t V V    ρ  ρ    −=  

      

      −  

      

      =

    ∆++ tΔtt

    total

     massa

    total

     massa

     totalmassa

     akumulasi

    ( )33  m

    m

    kg    

      

    t q f    ∆=

    $$ ρ masuk total

     massalaju

    ( ) s s

    m

    m

    kg    

      

        

       3

    3

    >>> %A$)&

    t qr 

      e   ∆=

    $$ ρ 

    keluatotal massalaju

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    21/48

    21

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    Persamaan A-) men'adi (

    t qt qV V  e f  t t t  ∆−∆=−∆+   $$$$   ρ  ρ  ρ  ρ 

    e f  t t t  qq

    t V V  $$   ρ  ρ 

     ρ  ρ  −=∆−∆+

    am!il limit ∆t → =, maka (

    ( ) e f     qqdt V d  $$   ρ  ρ  ρ  −= >>>>>$$> %A$*&

    Suatu ers$ /i""erensial !iasa orde satu

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    22/48

    22

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    ( )e f     qq

    dt 

    V d  ρ  ρ  ρ    −=

    >>>>>>>>>$$$$> %A$+&e f     qqdt 

    V d −=

    Pada kondisi isotermal, asumsi !ah8a ρ cairan konstan,ersamaan A-) men'adi(

    ;olume ; !erhu!ungan dengan leel cairan dan luas enamangtangki(

    h AV  $= >>>>>>>>>$$$$> %A$&

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    23/48

    23

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    >>>>$> %A$.&( )ef  qq

    dt

    dh

    dt

    hAd

    dt

    Vd−===   A

    Karena A konstan, ers %A-& daat ditulis(

     A A

    ef  qq

    dt

    dh−=

    atau

    >>>>>>$>$> %A$&

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    24/48

    Amir/PA-TK/2016 24

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    :ika ?"   @ ?e , La'u eru!ahan tinggi

    %leel& cairan terhada 8aktu %dh4dt& @ =,dan leel cairan teta konstan$

    Kita men#e!ut suatu sistem ada

    keadaan stead# %stead# state& 'ika

    semua la'u eru!ahan %#aitu semua

    turunan4 deriat terhada 8aktu& @ =$

    Ke!an#akan sistem dirancang untuk

    !eroerasi ada keadaan stead#$

     A A

    ef  qq

    dt

    dh −=

    0dt

    dh

    qq ef 

    =

    =

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    25/48

    Amir/PA-TK/2016 25

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    dt 

     A

    dh

     A

    q

    q

    dt

    dh

    =

    =

    :ika ada aliran massa masuk, tetai tidakada aliran keluar %?e  @ =&, kita men#e!ut

    SISTEM SEMI 6AT90

    Integrasi ersamaan dari t @ = hingga t

    ( )  ( )

    ( )   t  Aqht h

    d  A

    qht h

    dt  A

    dh

     f  

    t  f  

    +=

    +=

    =

    ∫ 

    0

    0

    0

    f q

    τ τ 

    >>$> %A$B&

    >>$> %A$C&

    dengan τ  adalah Daria!el dumm# integrasi, #aitu melam!angkan seluruh8aktu antara t @ = dan t @ t$

    h=  adalah tinggi leel cairan ada t @ =

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    26/48

    Amir/PA-TK/2016 26

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    ersamaan K%nser'asi

    Tugas )$

    )$ A 8edge-shaed tank %Figure&

    is "illed and emtied at constant

    "lo8 rates qf  and qe,

    respectively. The liquid density

    is a constant at all times. The

    liquid height is h0  at t = 0. Find

    the height at any time. (int!

    "rite the model equation in

    terms o" h#  in order to o$tain aform that is easy to integrate.%

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    27/48

    Amir/PA-TK/2016 27

    9ontoh ( Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    ;h

    Air Laut/ asin, Fi (m3/s)

    −  Garam

    −  Air 

    Air Laut/ asin, F  (m3/s)

    −  Garam−  Air 

    Pada t = 0;

    Tangki berisi air murni

    Volume, V = V0

    Tinggi level , = 0

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    28/48

    Amir/PA-TK/2016 2

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    ;h

    Air Laut/ asin, F!!) (m3/s)

    Air Laut/ asin, F(")  (m3/s)

    Pada t = 0;Tangki berisi air murni

    Tinggi level, 0 = # m

    Luas $enam$ang, A = ! m"

    •Garam, ω)%)&

    •  air , ω*%)&

    ρ%)&

    •Garam, ω)%*&

    •  air , ω*%*&

    ρ%*&

    ω)ω*

    ρ

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    29/48

    Amir/PA-TK/2016 2$

    t t    ∆

    −∆

    =

    keluar total

     massalaju

    masuk total

     massalaju

    totalmassa

    akumulasi

    Neraca massa total (

    t t t  V V    ρ  ρ    −=   

      

     −   

      

     =

    ∆+

    + tΔtttotal

     massa

    total

     massa

     totalmassa

     akumulasi

    ( )33  m

    m

    kg    

      

    t  F    ∆=

    $$   &%&% 11

    masuk total

     massalaju ρ 

    ( ) s s

    m

    m

    kg    

      

        

       3

    3

    >>> %6$)&

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    t  F    ∆=

    $$   &%&% 22

    keluar total

     massalaju ρ 

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    30/48

    30

    Persamaan 6-) men'adi (

    Δt..!Δt..!V!V!   "2#"2#"1#"1#tΔtt −=−+

    am!il limit ∆t → =, maka (

    ( ) "2#"2#"1#"1# .!.!dt

    V!d−= >>>>>$$> %6$*&

    6ila ρ  konstan, maka (

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    "2#"2#"1#"1#tΔtt .!.!Δt

    V!V!−=

    −+

    ( )   "2#"1#

    dt

    dhA

    dt

    Vd−== >>>>>$$> %6$+&

    Suatu ersamaan di""rensial !iasa orde satu

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    31/48

    31

    Misalkan (

    F%)& @ )= m+4s

    ρ%)& @

    ρ%*&  @

    ρ @ )=== kg4m+

    F%*& @ . m+4s

    ω)%)& @ =,=. kg4kg "raksi massaω*%)& @ =,. kg4kg

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    >$$> %6$&

    Integrasi ersamaan 6-+(

    $t%h

    dt1

    %dh

    t

    t

    h

    h 00

    +=

    = ∫ ∫ 

    S#arat a8al(

     t @ t=  @ =H h @ h=  @ . m

    dtA

    %dh

    %%10dt

    dhA   "2#"1#

    =

    =−=−=

    ( ) %$&$0%%   =+=Persamaan %6$& men'adi

    %t%h   += >$$> %6$.&

    N M K 4 4 S i

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    32/48

    32

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    t ∆

    =

    keluar 'aram

     massalajuΔt

    masuk 'aram

     massalaju

    'arammassa

    akumulasi

    Neraca massa komonen garam (

    >>> %6$&

    t  F m   ∆==  &%&%&%&% $$ 111111

    masuk 'aram massalaju ω  ρ 

    ( )stotalk'

    'aramk'

    m

    totalk'

    s

    m3

    3

       

      

        

      

       

      

     ( )'aramk'

    t  F m   ∆==

      &%&%&%&% $$ 21222

    1keluar 'aram

     massalajuω  ρ 

    ( )stotalk'

    'aramk'

    m

    totalk'

    s

    m3

    3

       

      

        

      

       

      

     ( )'aramk'

    N M K 4 4 S i t

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    33/48

    33

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    "2#

    11

    (.V.!m'arammassa

     akumulasi

    ==

    ( )    

      

        

      

    totalk'

    'aramk'm

    m

    totalk' 33( )'aramk'

    Persamaan 6- men'adi (

    ( )   "2#1

    "2#"2#"1#

    1

    "1#"1#"2#

    1 (.!.(.!.dt

    (V!d−= >>> %6$B&

     Atau, karena densitas, ρ  konstan

    ( ) ( )   "2#1

    "2#"1#

    1

    "1#"2#

    1

    "2#

    1 (.(.dt

    (h.dA

    dt

    (Vd−== >>> %6$C&

    "2#

    11 (() *ote   =

    N M K 4 4 S i t

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    34/48

    34

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    Maka ruas kiri ers$ %6$C&(

    ( ) ( )   ( )

    ( ) ( )"2#"1#"2#1"2#

    1

    "2#

    1

    "2#

    1

    "2#

    1

    (dt

    (dhA

    dt

    hdA(

    dt

    (dhA

    dt

    (h.dA

    −+=

    +=

    >>> %6$&

    ( ) ( )

    ( )

    ( ) ( )( ) "1#

    1

    "2#

    1

    "2#

    1

    "2#

    1

    "1#

    1

    "2#

    1

    "1#

    1

    "1#"2#

    1

    "2#

    1

    "2#"1#

    1

    "1#"2#"1#"2#

    1

    "2#

    1

    ((dt

    (dh

    ((((A

    dt

    (dh

    (.(.(dt

    (dhA

     p p

     p

    τ τ 

    τ 

    =+

    −=−=

    −=−+

    Su!titusi ers %6$& ke ers$ %6$C&(

    >$>>>>>>$$> %6$)=&

     sm 410

    1

    10

    A

    +

    "1#

        ===dengan

    N M K 4 4 S i t

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    35/48

    35

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    Su!titusi harga-harga aria!el ke ers$ %6$)=&(

    ( )   ( )

    ( )( ) ( )%%t

    ((

    %%tdt

    (d

    ((dt

    (d%%t

    "1#

    1"2#

    1

    "2#

    1

    "1#

    1

    "2#

    1

    "2#1

    +=

    ++

    =++

     p p

     p p

    τ τ 

    τ τ 

    >$>>>>>>$$> %6$))&

    Misalkan( maka,- (dan&("1#

    1

    "2#

    1   ==

    ( )- .+

    %%t

    +

    dt

      =+

    + >$>>>>>>$$> %6$)*&

    en#elesaian ers$ %6$)*& dengan "aktor integrasi(

    ( )   %+/  %%t$-    ++= atau

    ( )   %+/"1#1"2#

    1 %%t$((   ++= >$>>>>>>$$> %6$)+&

    N M K 4 4 S i t

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    36/48

    36

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    Su!titusi harga-harga aria!el ke ers$ %6$)+&(

    >$>>>>>>$$> %6$)&

    Pada(

     1,2%/$dieroleh

    10+dan0(&0,0%(&0t  "2#

    1

    "1#

    1

    =

    ====

    ( ) 2"1#

    1

    "2#

    1%%t

    2%1((+

    −= ,

    Pers$ %6$)+& men'adi(

    :adi ersamaan model matematika tangki terse!ut (

    %t%h   += >$$> %6$.&

    >$>>>>>>$$> %6$)&( ) 2

    "1#

    1

    "2#

    1%%t

    2%1((

    +−=

    ,

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    37/48

    Amir/PA-TK/2016 37

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    0-00

    0-01

    0-02

    0-03

    0-04

    0-05

    0-06

    # .m/

    aktu .s/

    Le'e" airan, # .m/

    raksi massa garam,

         ω

       1   .   2   /

    %t%h   +=  ( )

    2

    "1#

    1

    "2#

    1

    %%t

    2%1((

    +

    −=,

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    38/48

    Amir/PA-TK/2016 3

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

    9ontoh ( A!sorsi gas dengan enggelem!ungan dalam cairan

    ( ( ( ((

    G #

    G

    #F

    ; H 1

    7dara mengandung 3at A akan dia!sorsi

    dengan cara menggelem!ungkann#a dalam

    larutan en#era A #ang tidak olatil, dimana

    se!agian !esar A tersera dalam larutan

    %Gam!ar&$

    A easudara'mol

    A'mol= F  y

    G @ gmol udara !e!as A48aktu

    Kandungan A dalam gas keluar cairan

    diangga dalam keadaan setim!ang dengan

     A dalam cairan %kontan diangga sangat

    !aik&$ 0u!ungan kesetim!angan ua-cair

    mengikuti hukum 0enr# (

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    39/48

    Amir/PA-TK/2016 3$

    Pengantar Analisis Teknik Kimia

    Neraca Massa Komonen4 sen#a8a4 Sesies atom

     x H  y $= >>>>> %)&dengan 1 @ gmol A4gmol elarut !e!as A

    Temeratur diangga konstan, sehingga harga 0 konstan$

    Larutan en#era !er'umlah ; %mol& dan mula-mula tidak

    mengandung A$ /engan !er'alann#a 8aktu, kandungan A dalamcairan makin tinggi, sehingga konsentrasi A dalam udara keluar

    makin tinggi ula$ 2leh karena itu, elarut harus diganti ula

    dengan #ang !aru setelah konsentrasi A dalam udara keluar

    men'adi #!$

    Ingin disusun ersamaan matematik untuk menentukan 8aktu

    samai elarut %solent& harus diganti dengan #ang !aru$

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    40/48

    Amir/PA-TK/2016 40

     Asumsi( 9amuran diangga homogen %teraduk aki!at roses enggelem-

    !ungan gas&$

    Misal ( ada saat t @ t, kandungan A dalam cairan @ 1

      kandungan A dalam udara keluar @ #

    Pen#elesaian

    t ∆

    =

    keluar Amassalaju

    Δtmasuk 

    AmassalajuAmassa

    akumulasi

    Neraca massa A dalam tangki(

    >>> %9$)&

     F  yG $=

    masuk 

    Amassalaju

       

      

    aktu

    A easudara'mol   

      

     A easudara'mol

    A'mol

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    41/48

    Amir/PA-TK/2016 41

    Pen#elesaian

     yG $=

    keluar 

    Amassalaju

       

      

    aktu

    A easudara'mol   

      

     A easudara'mol

    A'mol

    t t t 

       

     

     

     

    +   

     

     

     

       

     

     

     

    +   

     

     

     

    =∆+

    'elemun'dalam

    Amassa

    airandalam

    Amassa

    'elemun'dalam

    Amassa

    airandalam

    Amassa

    Amassaakumulasi

    Karena raat massa gas ρ cairan  , maka la'u akumulasi massa Adalam gelem!ung sangat kecil di!anding A dalam cairan

    { } { }t t t 

     .V.VAmassa

    akumulasi −=

    ∆+

    ( )A  eas elarutmol    

      

     A eas elarut'mol

    A'mol

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    42/48

    Amir/PA-TK/2016 42

    Pen#elesaian

    Persamaan 9$) men'adi (

    { } { }   [ ] [ ]

    { } { }[ ] [ ].4

     .V.V

    .4Δt.V.V

    −=∆

    ∆−=−

    ∆+

    ∆+

     F t t t 

     F t t t 

     yGt 

    t  yG

    $

    $

      ∆t →  =, sehingga

    ( ) ( ) ( )( )

    ( )4dtd

    V

    4dt

    Vd

    dt

    dV

    dt

    V.d

    −=

    −=+=

    >>>>>>>>>> %9$*&

    5

    atau.5   == Su!titusi ersamaan 0ukum 0enr# (

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    43/48

    Amir/PA-TK/2016 43

    Pen#elesaian

    Persamaan 9$* men'adi (

    ( )

    ( )   ∫ ∫ =

    =

    =

    =

    =−

    −=

    1

    00  

    d

    45

    dtdV

    t t 

     y y

     y

    dt V 

     H Gb $

    Solusi analitik, dengan s#arat !atas ( ada t @ =H # @ =

    ( )∫ =

    =   −=

     

    0

    1

    d

    5.4

    Vt >>>>>>>>>> %9$*&

       

      

        

      −−=   t 

     H G y y  F 

    $e11 >>>>>>> %9$+&

    Persamaan 9$* daat diselesaikan secara integrasi numerik

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    44/48

    Amir/PA-TK/2016 44

    Pen#elesaian

    Simulasi (misalkan

    La'u alir olumetrik gas masuk, G @ B.= L gas !e!as A4'am

    Tekanan gas masuk , P @ ) atm

    Temeratur gas masuk, T @ +== K

    Konstanta hukum 0enr#, 0 @ *,.+ atm$ L4mol

    Konstanta gas umum, R @ C*,=.B cm+$ atm4mol$ K

     Konsentrasi Aseton %A& dalam aliran gas masuk, #F  @ ) J mol

    ;olume elarut, ; @ )= L air !e!as A

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    45/48

    Amir/PA-TK/2016 45

    Pen#elesaian

    La'u alir olumetrik gas masuk, G @ B.= L gas !e!as A4'am

    ( )

    ( )  jam

    A eas'asmol6730

    3000%782

    1000 jam

    A eas'asL7%01

    9- 

    V:.

     jam

    A eas'asmol

    3

    3

    'as

    ,

    $

    $,

    $

    =

      

     

     

     

     

       

      

        

      

     

    =

    =   

     

     

     

     K  K mol 

    atmcm

     L

    cmatm

    G

    G

    ;olume elarut, ; @ )= L air !e!as A

       

      =

      

     

     

     

      

     

     

     

        

      = 

      

      

    A eas elarutmol

    %%%,%;

    air 'r 

    mol18.

    L

    air 'r 1000.

    A easair L

    10A eas

     elarutmolV

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    46/48

    Amir/PA-TK/2016 46

    Pen#elesaian

    Konsentrasi Aseton %A& dalam aliran gas masuk, #F  @ ) J mol

        

      ===

    A easudaramol

    Amol0,01

    A easudaramol

    Amol1Amol>>>>>> %9$&

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    47/48

    Amir/PA-TK/2016 47

    Pen#elesaian

    0

    0

    0

    0

    0

    001

    001

    001

    001

    001

    001

    001

    Waktu, t (jam)

    y (mol A/mol udara bebas A)

       

      

        

      −−=   t 

     H G y y  F 

    $e11

  • 8/18/2019 Bhn PAST Ke_1

    48/48