Panas Pembakaran Mukholis Java 23.04
Dasar Teori
Panas pembakaran adalah energi yang dilepaskan sebagai panas ketika senyawa mengalami pembakaran sempurna dengan oksigen dalam kondisi standar. Reaksi kimia biasanya hidrokarbon bereaksi dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida, air dan panas. Ini dapat dinyatakan dengan jumlah: energi / energi energi
mol / /
bahan bakar massa volume
(kJ bahan bahan
/
mol) bakar bakar
Panas pembakaran secara konvensional diukur dengan kalorimeter bom. Hal ini juga dapat dihitung sebagai perbedaan antara panas pembentukan \ Delta H_f ^ \ circ dari produk dan reaktan. nilai kalor Nilai kalor (atau nilai energi atau nilai kalor) dari suatu zat, biasanya bahan bakar atau makanan (lihat energi makanan), adalah jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran jumlah tertentu itu. Nilai energi merupakan karakteristik untuk setiap substansi. Hal ini diukur dalam satuan energi per unit dari substansi, biasanya massa, seperti: kJ / kg, kJ / mol, kcal / kg, Btu / lb. Heating value biasanya ditentukan dengan menggunakan kalorimeter bom. Konversi satuan nilai kalor (untuk lebih lanjut kunjungi Wolfram Alpha):
kkal Btu Btu
/ /
kg lb /
= = lb
MJ MJ =
/ /
kg kg kkal
* * *
238,846 429,923 1.8
Panas pembakaran bahan bakar dinyatakan sebagai HHV, LHV, atau GHV. Nilai kalor yang lebih tinggi Kuantitas yang dikenal sebagai nilai yang lebih tinggi pemanas (HHV) (atau energi bruto atau nilai kalor atas atau nilai kalor bruto (GCV) atau nilai kalori yang lebih tinggi (HCV)) ditentukan dengan membawa semua produk dari pembakaran kembali ke aslinya suhu pra-pembakaran , dan kondensasi uap tertentu apapun yang dihasilkan. Pengukuran tersebut sering menggunakan suhu standar 25 ° C (77 ° F). Ini adalah sama dengan panas termodinamika pembakaran sejak perubahan entalpi untuk reaksi mengasumsikan suhu umum dari senyawa sebelum dan sesudah pembakaran, dalam hal ini air yang dihasilkan oleh pembakaran adalah cair. Semakin tinggi nilai kalor memperhitungkan panas laten penguapan air di dalam produk pembakaran, dan berguna dalam menghitung nilai-nilai pemanasan untuk bahan bakar di mana kondensasi dari produk reaksi praktis (misalnya, dalam boiler berbahan bakar gas yang digunakan untuk ruang panas) . Dengan kata lain, HHV menganggap semua komponen air dalam keadaan cair pada akhir pembakaran (dalam produk pembakaran) dan panas di bawah 150 ° C dapat dimanfaatkan. Nilai kalor yang lebih rendah Kuantitas yang dikenal sebagai nilai kalor rendah (LHV) (nilai bersih kalor (NCV) atau nilai kalori yang lebih rendah (LCV)) ditentukan dengan mengurangi panas penguapan uap air dari tinggi nilai kalor. Ini memperlakukan setiap H2O terbentuk sebagai uap. Energi yang dibutuhkan untuk menguapkan air karena itu tidak dilepaskan sebagai panas. Perhitungan LHV mengasumsikan bahwa komponen air dari proses pembakaran berada dalam keadaan uap pada akhir pembakaran, yang bertentangan dengan nilai kalor yang lebih tinggi (HHV) (alias gross calorific value atau CV bruto) yang mengasumsikan bahwa semua air dalam pembakaran sebuah proses dalam keadaan cair setelah proses pembakaran. The LHV mengasumsikan bahwa panas laten penguapan air dalam bahan bakar dan produk-produk reaksi tidak pulih. Hal ini berguna dalam membandingkan bahan bakar di mana kondensasi dari produk pembakaran tidak praktis, atau panas pada suhu di bawah 150 ° C tidak dapat dimanfaatkan. Di atas hanyalah salah satu definisi nilai kalor rendah diadopsi oleh American
Petroleum Institute (API) dan menggunakan suhu acuan 60 ° F (15,56 ° C). Definisi lain, yang digunakan oleh Prosesor Gas Suppliers Association (GPSA) dan awalnya digunakan oleh API (data yang dikumpulkan untuk proyek penelitian API 44), adalah entalpi dari semua produk pembakaran dikurangi entalpi bahan bakar pada suhu acuan (proyek penelitian API 44 digunakan 25 ° C. GPSA saat ini menggunakan 60 ° F), dikurangi entalpi oksigen stoikiometri (O2) pada suhu referensi, minus panas penguapan kandungan uap dari produk pembakaran. Perbedaan antara keduanya adalah bahwa definisi kedua ini mengasumsikan bahwa produk pembakaran semua kembali ke suhu referensi dan konten panas dari uap kondensasi dianggap tidak berguna. Hal ini lebih mudah dihitung dari nilai kalor yang lebih tinggi daripada ketika menggunakan definisi sebelumnya dan justru akan memberikan jawaban yang sedikit berbeda. Nilai kalor bruto Nilai kalor bruto (lihat AR) menyumbang air di knalpot meninggalkan sebagai uap, dan termasuk air cair dalam bahan bakar sebelum pembakaran. Nilai ini penting untuk bahan bakar seperti kayu atau batubara, yang biasanya akan berisi beberapa jumlah air sebelum terbakar. Perhatikan bahwa GPSA 12th Edition menyatakan bahwa Heating Value Gross gas setara dengan Higher Heating Value. Hal ini menunjukkan bahwa mungkin ada standar yang berbeda dalam bermain. Penggunaan istilah Gross biasanya menggambarkan nilai yang lebih besar daripada Net, yang biasanya menggambarkan nilai yang lebih kecil. GPSA konsisten dengan ini, dan menyamakan Heating Value Gross dengan nilai yang lebih tinggi pemanas (untuk gas - jadi mungkin dengan tidak ada air hadir cair), dan Heating Value Net dengan nilai kalor rendah. Mengukur
nilai-nilai
pemanasan
Semakin tinggi heating value eksperimen ditentukan dalam kalorimeter bom. Pembakaran campuran stoikiometri bahan bakar dan oksidator (misalnya dua mol hidrogen dan satu mol oksigen) dalam wadah baja pada 25 ° C dimulai oleh sebuah perangkat pengapian dan reaksi diizinkan untuk menyelesaikan. Ketika hidrogen dan oksigen bereaksi selama pembakaran, uap air yang dihasilkan. Kapal dan isinya kemudian didinginkan dengan aslinya 25 ° C dan semakin tinggi nilai kalor ditentukan sebagai panas dirilis antara suhu awal dan akhir identik. Ketika nilai kalor rendah (LHV) ditentukan, pendinginan dihentikan pada 150
° C dan panas reaksi hanya pulih sebagian. Batas dari 150 ° C adalah pilihan yang sewenang-wenang. Catatan: nilai kalor yang lebih tinggi (HHV) dihitung dengan produk air berada dalam bentuk cair, sementara nilai kalor rendah (LHV) dihitung dengan produk air berada dalam bentuk uap. Hubungan antara nilai-nilai pemanasan Perbedaan antara dua nilai pemanasan tergantung pada komposisi kimia dari bahan bakar. Dalam kasus karbon murni atau karbon monoksida, dua nilai pemanasan hampir sama, perbedaan menjadi kandungan panas yang masuk akal karbon dioksida antara 150 ° C dan 25 ° C (pertukaran panas yang masuk akal menyebabkan perubahan suhu. Sebaliknya, laten panas yang ditambahkan atau dikurangi untuk fase transisi pada suhu konstan Contoh:. panas penguapan atau panas fusi). Untuk hidrogen perbedaan jauh lebih penting karena mencakup panas sensible uap air antara 150 ° C dan 100 ° C, panas laten kondensasi pada 100 ° C, dan panas yang masuk akal dari air terkondensasi antara 100 ° C dan 25 ° C. Semua dalam semua, nilai kalor yang lebih tinggi dari hidrogen adalah 18,2% di atas nilai kalor yang lebih rendah (142 MJ / kg vs 120 MJ / kg). Untuk hidrokarbon perbedaan tergantung pada kandungan hidrogen dari bahan bakar. Untuk bensin dan solar semakin tinggi nilai panas melebihi nilai kalor yang lebih rendah sekitar 10% dan 7% masing-masing, dan untuk gas alam sekitar 11%. Sebuah
metode HHV
=
umum LHV
yang +
hv
berkaitan x
(nH2O,
HHV keluar
ke
LHV
adalah:
/
nfuel,
dalam)
mana hv adalah panas penguapan air, nH2O, keluar adalah mol air menguap dan nfuel, di adalah jumlah mol bahan bakar dibakar. [1] Sebagian besar aplikasi yang membakar uap air menghasilkan bahan bakar, yang tidak terpakai dan dengan demikian limbah konten panasnya. Dalam aplikasi tersebut, semakin rendah nilai kalor harus digunakan untuk memberikan 'patokan' untuk proses itu. Namun, untuk perhitungan energi benar dalam beberapa kasus tertentu, semakin tinggi nilai kalor benar. Hal ini terutama relevan untuk gas alam, yang hidrogen tinggi konten menghasilkan banyak air, ketika dibakar dalam kondensasi boiler dan pembangkit listrik dengan kondensasi gas buang yang memadatkan uap air yang dihasilkan oleh pembakaran, memulihkan panas yang lain akan sia-sia. Panas yang diserap atau dilepaskan pada oksidasi sempurna dari suatu senyawa disebut panas pembakaran. Satuannya dinyatakan dalam kal/gram atau kal/mol. Panas pembakaran bisa juga
sebagai panas yang timbul pada pembakaran 1 mole suatu zat. Panas pembakaran dari suatu zat dapat ditentukan dengan alat polarimeter. Q = m cp (T1-T0) dengan Q, m, Cp, T0, dan T1 berturut – turut adalah panas pembakaran, berat zat yang dibakar (gram), panas jenis pada tekanan tetap, suhu mula – mula, dan suhu akhir. Panas pembakaran dapat juga ditentukan melalui perhitungan termokimia. Dalam hal ini Lavoiser dan Laplace menyatakan bahwa panas yang diserap pada peruraian suatu senyawa kimia harus sama dengan panas yang dikeluarkan pada pembentukannya bila kedunya sama. Biasanya panas pembakaran ditentukan secara eksperimen pada V tetap dalam bomb-kalorimeter. Dari ini dapat dicari ɅH : ΔH0 = ΔE0 + P ΔV ΔHc0 sama dengan kalor pembakaran dalam keadaan standart, yaitu kalor yang dilepaskan atau diserap pada proses pembakaran 1 mol unsur atau senyawa dalam keadaan standart. Panas pembentukan ialah panas reaksi pada pembentukan 1 mole suatu zat dari unsur-unsurnya. Jika aktivitas pereaksinya 1, hal ini disebut panas pembentukan standar, ΔH0. Untuk gas, zat cair, dan zat padat keadaan standar ialah keadaannya pada tekana 1 atm. Untuk gas nyata, keadaan standarnya tidak pada tekanan 1 atm. Hukum Hess Menurut Hess, panas yang timbul atau diserap pada suatu reaksi (= panas sekali) tidak tergantung pada cara bagaimana reaksi tersebut berlangsung, hanya tergantung kepada keadaan awal dan akhir. Berdasarkan hukum Hess ini, dapat dicari panas reaksi bagi reaksireaksi yang sukar dilakukan secara percobaan. Bahan bakar Bahan bakar diartikan sebagai bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan sendirinya, serta dengan pengeluaran kalor. Bahan bakar dibakar dengan tujuan untuk memperoleh kalor tersebut, untuk digunkan baik secara langsung maupun tidak langsung. Pembakaran sempurna dan Pembakaran tidak sempurna Pembakaran sempuna terjadi apabila pada saat terjadinya proses oksdiasi ini terdapat oksigen yang cukup dan pada bahan bakar, terdapat bilangan oktan yang tinggi. Hasil dari permbakaran sempurna ini, asap yang ditimbulkan tidak cukup banyak bila dibandingkan dengan hasil dari pembakaran tidak sempurna. Setiap senyawa hidrokarbon yang dibakar sempurna (terdapat cukup oksigen) akan menghasilkan karbondioksida dan air.
Pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas CO yang beracun, dan mengandung Pb. Pembakaran ini bisa menyebabkan pembentukan karbon atau karbon monoksida. Hal ini dapat terjadi apabila tidak terdapatnya oksigen yang cukup selama berlngsungny proses oksidasi. Penjelasan sederhana untuk raksi pembakaran ini adalah, hidrogen dalam hidrokarbon mendapatkan kesempatan pertama untuk bereaksi dengan oksigen, dan karbon hanya mendapatkan oksigen yang tersisa. Keberadaan partikelpartikel karbon yang berpijar pada sebuah nyala menyebabkan nyala tersebut berubah menjadi warna kuning, dan karbon hitam sering terlihat dalam asap. Karbon monoksida dihasilkan sebagai sebuah gas beracun yang tidak berwarna. Pembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan atau dalam industri tidak terbakar sempurna. Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak sempurna membentuk karbon monoksida dan uap air. Misalnya: a. Pembakaran sempurna isooktana: C8H18 (l) +12 ½ O2 (g) –> 8 CO2 (g) + 9 H2O (g) ΔH = -5460 kJ b. Pembakaran tak sempurna isooktana: C8H18 (l) + 8 ½ O2 (g) -> 8 CO (g) + 9 H2O (g) ΔH = -2924,4 kJ http://kumpulan-praktikum-kimia-sma-kuliah.blogspot.com/2014/06/panas-pembakaran.html
