Termodinamika I

TUGAS TERMODINAMIKA I

Oleh: Aulia Gayendra Putri 03031381520068 Kelas B/ Kampus Palemban

!"#"$A% &'K%(K K()(A *AK"+&A$ *AK"+&A$ &'K%(K  &'K%( K  "%(,'#$(&A "%(,'#$( &A$ $ $#(-(!A.A $#(-(!A.A i

1/1/201

A*&A# ($(    1 1 SOAL 3.2    2 2 SOAL 3.4    3 3 SOAL 3.6      SOAL 3.8    8 8 SOAL 3.10 SOAL 3.12     12 12

    1 1 SOAL 3.14 SOAL 3.16     16 16

    16 16 SOAL 3.18 SOAL 3.20     2 2

    26 26 SOAL 3.22 SOAL 3.24     32 32

    33 33 SOAL 3.26 SOAL 3.28     36 36 SOAL 3.30     3 3

    8 8 SOAL 3.32 SOAL 3.34     53 53

    5 5 SOAL 3.36 SOAL 3.38     61 61

    8 8 SOAL 3.40 SOAL 3.42      

    80 80 SOAL 3.44 SOAL 3.46     82 82

    83 83 SOAL 3.48 SOAL 3.50     83 83

    8 8 SOAL 3.52     88 88 SOAL 3.54     88 88 SOAL 3.56     0 0 SOAL 3.58 SOAL 3.60     0 0

    2 2 SOAL 3.62 ii

DAFTAR PUSTAKA

SOAL 3.2 $e4ara umum espansi7itas 9lume β  9lume  β  dan   dan 9mpresibilitas is9termal k  berantun   berantun pada T dan  P  Butian baha:

 Jawaban:

#umus espansi7itas 9lume dan 9mpresibilitas is9termal berdasaran persamaan 32 dan  persamaan 33 ;$mith 2001<

;32<

;3<

•

'spansi7itas ,9lume ; β <: <: ;$mith 2001<

Karena nilai β  nilai β  bernilai  bernilai sanat e4il persamaan tersebut men=adi

  >>>>>>>>>>> (1)

•

K9mpresibilitas (s9termal ;κ  ;κ <: <:

Karena nilai κ  bernilai  bernilai sanat e4il persamaan tersebut men=adi

 >>>>>>>>>>> (2)

iii

Persamaan (1) dan (2) bernilai sama ;, ? ,< sehina

TERBUKTI!!

SOAL 3.4 "ntu 9mpresibilitas air:

imana 4 dan b merupaan 7unsi suhu !ia 1  air ditean se4ara is9termal dan sebalinya dari 1 hina 500 bar pada 60 ᵒ@ brp er=a yan dibutuhan Pada 60 ᵒ@ b ? 200 bar dan 4 ? 0125 4m3/ ata: ;$mith 2001<

0

@

 Jawaban:

i

!adi

!adi



SOAL 3.6 +ima il9ram arb9n tetral9rida 4air menalami perubahan b9labali se4ara meanis  perubahan is9bari pada eadaan 1 bar dimana temperatur menalami perubahan dari 0 0@ sampai 200@ &entuan C, ( - D C" ( $i7at dari arb9n tetral9rida 4air pada 1 bar dan 0 0@ dapat

diasumsian

temperatur:



 Jawaban:

ietahui :

!aab :

i

dan

 ;Persamaan 32< ;$mith 2001<

SOAL 3.8 $atu m9l as ideal denan Cv = 5/2 R, Cp = 7/2 R  berubah dari P 1 = 8 bars dan T 1 = 600 K  e P 2 = 1 bar denan masinmasin =alur pr9ses berupa : a< ,9lume 9nstant  b< &emperatur 9nstant 4< Adiabati enan asumsi reersibilitas meani hitunlah W, Q, tersebut $etsa semua =alur pr9ses denan diaran P, sinle

 Jawaban:

it :

- D

!aab :

a. "#$% &'a' )enurut huum term9dinamia pertama •

"ntu pr9ses pada ,9lume @9nstant

$ubsitusi e persamaan satu

ii

untu etia =alur pr9ses

"ntu &2

$ubsitusi e persamaan 2 )aa

•

"ntu pr9ses reersibilitas meani telah dietahui baha:

!adi untu 9lume 9nstan didapat nilai

*. T%$+%,a#, K'a' "ntu Pr9ses pada &emperatur 9nstan ;$mith 2001< •

iii

&elah di etahui baha pada temperatur 9nstan terdapat er=a berupa

$earan masuan e persamaan term9dinamia pertama

!adi untu &emperatur 9nstan didapat nilai sebesar 

-. A/a*a/&  "ntu pr9ses denan adiabati4 ;$mith 2001<

$earan unaan persamaan term9 dinamia pertama

$ubsitusi persamaan pertama

•

"ntu &2 pada pr9ses adiabati: ;$mith 2001<

iE

•

$ubsitusian e persamaan e 2

 ;$mith 2001<

•

!adi untu pr9ses se4ara adiabati didapatan nilai sebesar 

SOAL 3.10 Gas ideal @P ? ;5/2< # dan @, ? ;3/2< # berubah dari P1 ? 1bar dan ? 12m3 e P2 ? 12 bar  dan ? 1 m3 denan pr9ses meanis reersibel beriut: a K9mpresi is9thermal E

 b 4 d e

K9mpresi adiabati diiuti denan pendininan pada teanan 9nstan K9mpresi adiabati diiuti denan pendininan pada 9lume 9nstan Pemanasan pada 9lume 9nstan diiuti denan pendininan pada teanan 9nstan Pendininan pada teanan 9nstan diiuti denan pemanasan pada 9lume 9nstan

Fitun D - perubahan " dan perubahan F untu masinmasin pr9ses dan setsa =alan dari semua pr9ses pada diaram P, tunal

 Jawaban:

ata yan diberian

teanan aal ? P1 ? 1 bar

teanan ahir ? P2 ? 12 bar

ditanya :

Penyelsaian :

Oleh arena itu untu semua baian dari masalah

a. K$+,%/ I%,$a" ,

"ntu pr9ses is9termal ita memilii ;$mith 2001<

"ntu as ideal ita memilii

Ei

Karena itu

)enurut huum pertama term9dinamia

*. K$+,%/ a/a*a/& //&#/ %'a' +%'/'/'a' +aa %&a'a' &'a'

"ntu pr9ses adiabati tida ada pertuaran panas Karena itu

Pr9ses selesai dalam dua lanah +anah pertama 9mpresi adiabati untu P2 teanan ahir ,9lume menenah dapat diberian sebaai

"ntu as m9n9at9mi ita memilii :

Kita etahui :

Eii

+anah edua pendininan di P2 teanan 9nstan Kita tahu baha untu pr9ses meanis reersibel

$ehina

-. K$+,%/ a/a*a/& //&#/ %'a' +%'/'/'a' +aa "#$% &'a'

"ntu pr9ses adiabati tida ada pertuaran panas Karena itu

+anah pertama 9mpresi adiabati 9lume ,2 teanan menenah dapat diberian sebaai ;$mith 2001<

"ntu as m9n9at9mi ita memilii

Kita tahu baha

Eiii

+anah edua pendininan pada ,9lume 9nstan Oleh arena itu ada peer=aan aan dilauan

$ehina

. P%$a'aa' +aa "#$% &'a' //&#/ %'a' +%'/'/'a' +aa %&a'a' &'a'

Pr9ses selesai dalam dua lanah: +anah 1 Pemanasan pada 9lume 9nstan untu P2 Oleh arena itu tida ada peer=aan aan dilauan

+anah 2 Pendinin di P2 teanan 9nstan "ntu ,2 Kita tahu baha untu pr9ses meanis reersibel

men=adi :

Ei

)enurut huum pertama term9dinamia

%. P%'/'/'a' +aa %&a'a' &'a' //&#/ %'a' +%$a'aa' +aa "#$% &'a'

Pr9ses selesai dalam dua lanah: +anah 1 @99lin 9nstan &eanan P1 e ,2 Oleh arena itu untu pr9ses meanis reersibel

+anah 1 Pemanasan 9nstan ,9lume ,2 teanan P2 Oleh arena itu tida ada peer=aan aan dilauan

$ehina

)enurut huum pertama term9dinamia

E

SOAL 3.12 $ebuah tani eauasi diisi denan as dari aris teanan 9nstan Persamaan tersebut  beraitan denan suhu as yan ada di dalam tani suhu &H dari suhu yan se=alan Asumsian as ideal denan apasitas panas 9nstan dan menabaian perpindahan panas antara as dan tani )assa dan esetimbanan eneri untu masalah ini dapat dilihat pada 49nt9h 212 !aab : Pada 49nt9h 212 ;halaman < untu mass balan4e ;$mith 2001<

imana :

!ia edua persamaan diabunan maa :

Persamaan tersebut dialian denan dt dan asumsian baha

!ia massa aal tani adalah 9s9n

 maa :

Ei

adalah 9nstan maa :

Pada Gas (deal :

)aa :

"ntu

9nstan :

)aa :

Pada Adiabati Pr9ses ; Feat @apasities ? 9nstan < :

imana :

)aa :

Eii

,,%-.

SOAL 3.14 $ebuah tani 9lume 01m3 berisi udara pada 25I@ dan 10133 Pa tani terhubun e saluran ter9mpresi udara yan memas9 udara pada 9ndisi 9nstan 5I@ dan 1500 Pa $ebuah atup di aris reta sehina udara yan menalir perlahanlahan e dalam tani sampai teanan sama denan teanan line !ia pr9ses ter=adi 4uup lambat sehina suhu di dalam tani tetap pada 25I@ berapa banya panas yan hilan dari ta ni Asumsian udara men=adi as ideal yan @P ? ;/2< # dan @, ? ;5/2< # 

 Jawaban:

ietahui:

Eiii

Penyelesaian : )enurut huum pertama term9dinamia

$ebab

!ua ita tahu baha

)asuan ;a< J ;b< dalam ;1<

!ua ita memilii

imasuan e dalam ;2<

"ntu n Kita tahu baha untu as ideal

!umlah aal m9l as dapat diper9leh sebaai

!umlah ahir m9l attemperature as & 1 EiE

$earan )enerapan eseimbanan m9lar 

imasuan e dalam ;3<

SOAL 3.16 Kembanan persamaan dimana bisa diselesaiandiberian temperature ahir as pada tana sesudah tana dieluaran dari teanan aal P 1 menu=u teanan ahir P 2 ietahui nilai dari temperature 9lume tana  apasitas panas as t9tal apasitas panas di dalam tana P 1 dan P2 Asumsi tani selalu pada suhu as yan tersisa dalam tnai dan tani teris9lasi sempurna  Jawaban:

EE

an =ua

$ehina men=adi Atau

iinteralan

SOAL 3.18 $ebuah as ideal pada 9ndisi aal 30 L@ dan 100 Pa menalami pr9ses silus dalam sistem tertutup ;close s!s"e#< beriut: ;a< dalam meanisme pr9ses reersible as tersebut pertama di9mpres se4ara adiabati  men=adi 500 Pa dan didininan pada teanan 9nstan 500 Pa men=adi 30L@ dan ahirnya as diespansi se4ara is9thermal men=adi 9ndisi aalnya ;b< silus menentan tepat sama denan perubahan 9ndisi tapi setiap lanah bersi7at tida  reersibel denan e7isiensi 80M dibandinan denan hubunan pr9ses reersibel se4ara meanis Fitunlah D - C" dan CF untu setiap lanah pr9ses dan silus Anap @p ? ;/2<#  dan @ ? ;5/2<#  Jawaban: •

•

ietahui :

itanya : D - C" dan CF

!aab: (a) K$+,%/ a/a*a/&  denan D ? 0 ;$mith 2001 p 5<

EEi

Berdasaran Fuum &erm9dinamia ( ;$mith 2001<

imana C'p C' dan D sama denan n9l arena tida ada perubahan etinian e4epatan dan tida ada perpindahan panas yan ter=adi pada pr9ses 9mpresi dari titi  1 e 2 sehina :

Berdasaran persamaan 31b dan 320b ;$mith 2001 p 2<

Karena @ dan @p bersi7at 9nstan maa dari interral aan didapatan hasil

$ehina didapatan persamaan

$ebelumnya berdasaran persamaan 32b ;$mith 2001<

 %ilai

didapatan dari persamaan 330 ;$mith 2001 p 5<

imana

?

$ehina nilai

adalah @p/@ ? 1

&1 ? 30 L@ dimana 9nersi untu & 1 ? 30 N 2315 ? 30315 K  "ntu mendapatan nilai & 2 maa dimasuan nilainilai yan dietahui pada persamaan

EEii

"ntu mendapatan hasil dari C" 12 dan - 12 maa dimasuan nilainilai yan dietahui  pada persamaan C" 12 ? - 12  dan

"ntu mendapatan hasil dari CF 12 maa dimasuan nilainilai yan dietahui pada  persamaan CF?@p C& sehina CF 12 ?@p C& 12

!adi dari titi 1 e 2 lanah pr9ses tersebut memper9leh nilai D ? 0 ;adiabati<

(*) P%'/'/'a' +aa %&a'a' &'a' a,/ //& 2 &% 3

Berdasaran Fuum &erm9dinamia ( ;$mith 2001<

imana C'p dan C' sama denan n9l arena tida ada perubahan etinian dan e4epatan pada pr9ses pendininan dari titi 2 e 3 sehina :

Berdasaran persamaan 320b ;$mith 2001 p 2<

Karena teanannya 9nstan maa dari interral aan didapatan hasil

EEiii

an disubstitusian sehina

&3 ? 30 L@ arena pr9ses pendininan tersebut disesuaian denan 9ndisi aal sehina K9nersi &3 ? 30 N 2315 ? 30315 K 

"ntu mendapatan hasil dari D 23 dan CF 23  maa dimasuan nilainilai yan dietahui  pada persamaan

Berdasaran persamaan 31b ;$mith 2001 p 2<

EEi

"ntu mendapatan hasil dari C" 23   maa dimasuan nilainilai yan dietahui pada  persamaan tersebut

Berdasaran Fuum &erm9dinamia ( ;$mith 2001< diper9leh

+alu dimasuan nilainilai dari ariabel yan dietahui

(-) Ga /%&+a'/ %-a,a /%,$a" a,/ //& 3 &% 1(&'// aa")

Karena pr9ses is9thermal temperatur tetap 9nstan ;

 sehina

+alu teanan =ua sama sehina P 3 ? P2 ? 500 Pa Karena pr9ses bersi7at is9thermal dimana & aal ;& 3< dan &ahir ;& 1< bernilai sama maa berdasaran persamaan 322 dan 323 ;$mith 2001<

$ehina untu memper9leh nilai - 31 dimasuan nilainilai yan dietahui

Berdasaran Fuum &erm9dinamia ( ;$mith 2001< diper9leh

Karena

maa

"ntu pr9ses silus eseluruhan

/&a +aa /a+ "a'&a %,-a+a/ %//%'/ 807 +aa +%,#*aa' &'// a' a$a9 $a&a '/"a/

a'

a&a' %a+9 'a$#' '/"a/ : a' ; a&a' *%,#*a

1. K$+,%/ a/a*a/- a,/ //& 1 &% //& 2

•

Berdasaran Fuum &erm9dinamia (

2. P%'/'/'a' +aa %&a'a' &'a' a,/ //& 2 &% 3

•

Berdasaran Fuum &erm9dinamia (

3. Ga /%&+a'/ %-a,a /%,$a" a,/ //& 3 &% 1(&'// aa") Karena lanah aal tida dapat berlansun terus se4ara adiabati maa •

•

Berdasaran Fuum &erm9dinamia (

•

"ntu pr9ses silus eseluruhan

SOAL 3.20

$atu m9l udara denan 9ndisi aal pada 150 0@ dan 8 bar meleati perubahan meani  yan reersibel sebaai beriut "dara meninat se4ara is9thermal hina teanan tertentu yan etia didininan pada 9lume 9nstan men=adi 50 0@ denan teanan ahir 3 bar iasumsian udara berupa as ideal denan @ P ? ;/2< # dan @ , ? ;5/2< # hitunlah - D  dan



 Jawaban:

ietahui:

itannya:

!aab: Karena pr9sesnya reersible diunaan dua 4ara berbeda untu mendapatan nilai pada 7ase ahir udara a,a 12< • Pada 12 temperaturnya 9nstan $ehina "ntu pr9ses is9termal: penyederhanaan persamaan 322 ;$mith 2001<

Berdasaran Fuum &erm9dinamia (:

a,a 23< Pada 4ara 23 9lume bernilai 9nstan sehina:

•

persamaan 13 ;$mith 2001< Berdasaran Fuum &erm9dinamia (:

"ntu pr9ses eseluruhan/t9tal:

SOAL 3.22 $atu m9l dari suatu ideal as memilii temperatur aal 30 0@ dan teanan aal 1 bar dan nai  men=adi 1300@ dan 10 bar denan berbaai pr9ses meani reersible : a< Gas tersebut dipanasan terlebih dahulu sampai 1300@ pada 9lume 9nstan emudian di9mpres is9thermal sampai teanan sebesar 10 bar  b< Gas tersebut dipanasan terlebih dahulu sampai 1300@ pada teanan 9nstan emudian di9mpres is9thermal sampai teanan sebesar 10 bar 4< Gas tersebut di9mpres is9thermal sampai teanan sebesar 10 bar emudian dipanasan sampai 1300@ pada teanan 9nstan Fitunlah D - C" dan CF pada setiap asus di atas Asumsi @p ? ;/2<# dan @ ? ;5/2<# Kemudian ubahla @ ? ;3/2<# dan @p ? ;5/2<#

 Jawaban:

i : &1 ? 300@ N 23 ? 303K

P 1 ? 1 bar

&3 ? 130 0@ N 23? 03K

P 3 ? 10 bar 

# ? 831 !/m9l K  

a @p ? ;/2<# dan @ ? ;5/2<#  ,9lume K9nstan ;(s9h9ri< • C, ? 0 n dan # sama  , 1 ? ,2  &2 ? 03K  ?

 ,1 ?

,2 ? 8316 +

 ? P2 ? 133 bar  C" ? n @ C&  ;!) $mith p 5< ? 1 m9l Q ;5/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< C" ? 2085 ! - ? 0 arena saat eadaan is9bari4 perubahan e4epatan adalah 0 maa - ? 0 ;!) $mith p <

•

CF ? n @p C& ;!) $mith p 5< ? 1 m9l ;/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< CF ? 20 ! &emperatur K9nstan ;(s9termal< C& ? 0 &2 ? &3 P3 ? 10 bar  ? P2 ,2 ? P3 ,3 ,3 ? 11058 + CF ? C" ? n @ C& Karena C&? 0 maa C" ? 0 ;!) $mith p < - ? n # & ln

- ? 6532 ! -t9t ? 0N;6532 !< -t9t ? 6532 ! C"t9t ? 2085 ! N 0 C"t9t ? 2085 ! CFt9t ? 20 ! N 0 CFt9t ? 20 ! D ? C"t9t R -t9t D ? 68082 ! @p ? ;5/2<# dan @ ? ;/2<#  ,9lume K9nstan ;(s9bari< • C, ? 0 n dan # sama  , 1 ? ,2  &2 ? 03K  ?  ?

 ,1 ?

,2 ? 8316 +

P2 ? 133 bar  C" ? n @ C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l Q ;3/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< C" ? 121 ! - ? 0  arena saat eadaan is9bari4 perubahan e4epatan adalah 0 maa - ? 0

•

;!) $mith p < CF ? n @p C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l ;5/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< CF ? 2085 ! &emperatur K9nstan ;(s9termal< C& ? 0 &2 ? &3 P3 ? 10 bar  ? P2 ,2 ? P3 ,3 ,3 ? 11058 + CF ? C" ? n @ C&  Karena C&? 0 maa C" ? 0 ;!) $mith p < - ? n # & ln

- ? 6532 ! -t9t ? 0N;6532 !< -t9t ? 6532 ! C"t9t ? 121 ! N 0 C"t9t ? 121 ! CFt9t ? 2085 ! N 0 CFt9t ? 2085 ! D ? C"t9t R -t9t D ? 551222 !  b @p ? ;/2<# dan @ ? ;5/2<#  &eanan K9nstan ;(s9bari< • &1 ? 300@ N 23 ? 303K P 1 ? P2 ? 1 bar # ? 831 !/m9l K   0 &2 ? 130 @ N 23? 03K  C" ? n @ C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l Q ;5/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< C" ? 2085 !

•

- ? n # C&  ;!) $mith p < ?  1 m9lQ 831 !/m9l K Q ;03K303K< - ? 831 ! CF ? n @p C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l ;/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< CF ? 20 ! &emperatur K9nstan ;(s9termal< C& ? 0 &2 ? &3 P3 ? 10 bar  CF ? C" ? n @ C&  Karena C&? 0 maa C" ? 0 ;!) $mith p < - ? n # & ln

- ? 1 ! -t9t ? 831 ! N 1 !

-t9t ? 68835 ! C"t9t ? 2085 ! N 0 C"t9t ? 2085 ! CFt9t ? 20 ! N 0 CFt9t ? 20 ! D ? C"t9t R -t9t D ? 805 ! @p ? ;5/2<# dan @ ? ;3/2<#  &eanan K9nstan ;(s9bari< • &1 ? 300@ N 23 ? 303K P 1 ? P2 ? 1 bar # ? 831 !/m9l K   0 &2 ? 130 @ N 23? 03K  C" ? n @ C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l Q ;3/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< C" ? 121 ! - ? n # C&  ;!) $mith p < ?  1 m9lQ 831 !/m9l K Q ;03K303K< - ? 831 !

•

CF ? n @p C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l ;5/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< CF ? 2085 ! &emperatur K9nstan ;(s9termal< C& ? 0 &2 ? &3 P3 ? 10 bar  CF ? C" ? n @ C&  Karena C&? 0 maa C" ? 0 ;!) $mith p < - ? n # & ln

- ? 1 ! -t9t ? 831 ! N 1 ! -t9t ? 68835 ! C"t9t ? 121 ! N 0 C"t9t ? 121 ! CFt9t ? 2085 ! N 0 CF? ? 2085 ! D ? C"t9t R -t9t D ? 5636 ! 4 @p ? ;/2<# dan @ ? ;5/2<#  &emperatur K9nstan ;(s9termal< • C& ? 0 &1 ? &2 P2 ? 10 bar  P 1 ? 1 bar  CF ? C" ? n @ C&  Karena C&? 0 maa C" ? 0 ;!) $mith p < - ? n # & ln

•

- ? 58005388 ! &eanan K9nstan ;(s9bari< &1 ? 300@ N 23 ? 303K P 3 ? P2 ? 10 bar &2 ? 130 0@ N 23? 03K  C" ? n @ C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l Q ;5/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< C" ? 2085 ! - ? n # C&  ;!) $mith p <

# ? 831 !/m9l K  

?  1 m9lQ 831 !/m9l K Q ;03K303K< - ? 831 ! CF ? n @p C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l ;/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< CF ? 20 ! -t9t ? 831 ! N 58005388 ! -t9t ? 61388 ! C"t9t ? 2085 ! N 0 C"t9t ? 2085 ! CFt9t ? 20 ! N 0 CFt9t ? 20 ! D ? C"t9t R -t9t D ? 5636 ! @p ? ;5/2<# dan @ ? ;3/2<#  &emperatur K9nstan ;(s9termal< • C& ? 0 &1 ? &2 P2 ? 10 bar  P 1 ? 1 bar  CF ? C" ? n @ C&  Karena C&? 0 maa C" ? 0 ;!) $mith p < - ? n # & ln

•

- ? 58005388 ! &eanan K9nstan ;(s9bari< &1 ? 300@ N 23 ? 303K P 3 ? P2 ? 10 bar 0 &2 ? 130 @ N 23? 03K  C" ? n @ C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l Q ;3/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< C" ? 121 ! - ? n # C&  ;!) $mith p < ?  1 m9lQ 831 !/m9l K Q ;03K303K< - ? 831 !

# ? 831 !/m9l K  

CF ? n @p C&  ;!) $mith p < ? 1 m9l ;5/2< 831 !/m9l K Q ;03K303K< CF ? 2085 ! -t9t ? 831 ! N 58005388 ! -t9t ? 61388 ! C"t9t ? 121 ! N 0 C"t9t ? 121 ! CFt9t ? 2085 N 0 CFt9t ? 2085 ! D ? C"t9t R -t9t D ? 32203 !

SOAL 3.24 $ebuah pr9ses terdiri dari dua lanah: ;1< $atu m9l udara pada & ? 800 K dan P ?  barsare didininan pada 9lume 9nstan untu & ? 350 K ;2< pesaat tersebut emudian dipanasan teanan udara 9nstan sampai suhunya men4apai 800 K !ia pr9ses dua lanah

ini diantian 9leh espansi tunal is9termal dari udara dari 800 K dan  bar denan  beberapa teanan ahir P apa nilai P yan membuat arya dua lanah pr9ses yan sama Asumsian reersibilitas meani dan memperlauan udara sebaai as ideal denan @P ? ;/2< # dan @, ? ;5/2< & ata yan diberian:



 $ar%"a&: "ntu 9lume lanah pertama adalah 9nstan  Oleh arena itu:



•

•

"ntu er=a yan dilauan adalah:

"ntu satu m9l as ideal yan ita milii:



Put in;1<:



$e=a:



Karena itu:

"ntu pr9ses is9termal :



Bandinan ;2< dan ;3<:

SOAL 3.26 &ertutup tida ter9ndensasi silinder h9riS9ntal dipasan denan tida ter9ndensasi sediit 7rasi 7l9atin pist9n yan dibai silinder e baian A dan B ua baian terdiri dari massa udara yan seimban K9ndisi aal & 1 ? 300 K dan P1 ? 1 atm 'lemen panas eletrial di  baian A diati7an dan temperatur udara perlahan meninat ;& A< dalam baian A arena  perpindahan panas dan &B  di baian B arena 9mpresi adiabati4 9leh pereraan pist9n se4ara perlahan Anapan udara sebaai as ideal @p ? /2 # dan nA men=adi ana m9l udara dalam baian A "ntu pr9ses yan di desrisipan hitun salah satu dari untitas  beriut : A &A &B dan D/ n A =ia P ;7inal< ? 125 atm B &B D/nA dan P ;7inal< =ia &A ? 25 K  @ &B D/nA dan P ;7inal< =ia &B ? 325 K   &A &B dan P ;7inal< =ia D/n A ? 3 K= m9l 1

 Jawaban:

ietahui : &1 ? 300 K 

P1 ? 1 atm Cp =

γ  

/

 didapat dari s9al

2

Cp

=

 didapat dari persamaan 330 halaman 5 ;!ames 2001<

Cv

Cp − Cv =  R  didapat dari persamaan 318 halaman 12 ;!ames 2001< itanya : A &A &B dan D/ n A =ia P ;7inal< ? 125 atm B &B D/nA dan P ;7inal< =ia &A ? 25 K  @ &B D/nA dan P ;7inal< =ia &B ? 325 K   &A &B dan P ;7inal< =ia D/n A ? 3 K= m9l 1

!aab : "dara dianap as ideal :  P , ? n # & didapat dari persamaan 313 halaman 1 ;!ames 2001< Karena ada 2 baian pada s9al ini yaitu A dan B maa persamaannya men=adi :  Pa'a

=

&aRTa

 Pb'b &bRTb

Karena pr9ses berantun pada baian B 9mpresi adiabati4 maa : P;ahir< ?P2  na ? n b 

&a;ahir< ? &a

& b;ahir< ? & b

arena t9tal 9lume 9nstan

ari 9ndisi diatas didapatlah persamaan : 2&a RT 1  P 1

=

&a R;Ta + Tb<  P 2

Karena 9nstanta as dan nilai m9l sama maa dapat disederhanaan men=adi : 2T 1  P 1 •

=

;Ta + Tb<  P 2

persamaan 1

Pertanyaan A

&A &B dan D/ nA =ia P ;7inal< ? 125 atm ari persamaan 1 didapat lah persamaan 2 : −

γ   1

  P 2   γ   persamaan 2 Tb = T 1     P 1   &b? 315 K  idapat pula untu nilai dari & A  P 2 − Tb Ta = 2T 1  P 1

&a ? 3025 K  ( =

Q &a

Q = &a ( ∆)a + ∆)b ) ( = Cv( Ta + Tb − 2T 1) ( = 3118 •

k*  #ol 

Pertanyaan B

&B D/nA dan P ;7inal< =ia &A ? 25 K  ari 9mbinasi persamaan 1 dan 2 didapatan −

γ   1

 Ta + Tb   γ  

Tb = T 1

 

2T 1

   

&b ? 3102 K 

 Ta + Tb       2T 1  

 P 2 =  P 1

P2 ? 12 atm

( = Cv( Ta + Tb − 2T 1) (

= 253 •

k*  #ol 

Pertanyaan @

&B D/nA dan P ;7inal< =ia &B ? 325 K  ari persamaan 2 didapatan γ  

 Tb   −   T  1    

γ   1

 P 2 =  P 1

P2 ? 1323 atm  P 2 − Tb Ta = 2T 1  P 1

&a ? 6 K 

( = Cv( Ta + Tb − 2T 1) ( = 5032

k*  #ol 

Pertanyaan  &A &B dan P ;7inal< =ia D/nA ? 3 K= m9l 1 Kita harus meneliminasi &aN&b dari persamaan 1 dan 3

 P 2 =

(P 1 2T 1Cv

+ P 1

P2 ? 121 atm  %ilai &b didapat dari persamaan 2 tetapi P2 dianti denan 122 atm : −

γ   1

  P 2       P 1  

Tb = T 1

γ  

&b ? 3106 K  Beitu =ua denan &a :  P 2 − Tb Ta = 2T 1  P 1

&a ? 2528 K 

SOAL 3.28 memper9leh sebuah persamaan untu peer=aan meanis reersibel 9mpresi is9termal dari 1 m9l as dari teanan aal P 1  untu teanan terahir P 2  etia persamaan eadaan adalah espansi irial TPersamaan 311U : = > 1 ? B@P

 baaimana hasilnya dibandinan yan sesuai denan persamaan untu as ideal   jawaban: T;O FORMS OF TE IRIAL E:UATION ;$mith 2001< pae 0 =>

310

imensi rasi9 ini disebut denan si7at 7at9r yan dapat ditean denan de7inisi ini dan denan V ? #& T persamaan 3 U  persamaan 36 men=adi : = > 1 ? B@ P ? @ P2 ? D@ P3 ?......... 

Pae 88 ;$mith 2001<

imana :

Persamaan ini dari aris sinun : = > 1 ? B@P

Pae 0 ;$mith 2001< "ntu as ideal  = > 1

311

SOAL 3.30 "ntu metil l9rida pada temperatur 100 L@ 9e7isien irial edua dan etia adalah: B ? W225 4m3m9l W1

@ ? 25200 4m 6m9l W2

Fitun er=a 9mpresi is9termal reersibel se4ara meani dari 1 m9l metil l9rida dari teanan 1 bar e 55 bar pada temperatur 100 L@ Perhitunan didasaran pada bentubentu   persamaan irial beriut:

;a< ;b< dimana

dan

)enapa edua persamaan tida menhasilan nilai yan sama persis

Penyelesaian:

n ? 1 m9l P1 ? 1 bar  P2 ? 55 bar  & ? 100 L@  ;$mith 2001 hal 630<

K9nersi:  ;$mith 2001 hal 5<

 ;$mith 2001 hal 65<

;a< Gunaan persamaan irial •

untu men4ari -

$elesaian persamaan irial untu mendapatan , aal

P ? 1 bar  & ? 3315 K 

"ntu as ideal X ? 1 ;$mith 2001 hal 85<

(terasi:

•

$elesaian persamaan irial untu mendapatan , ahir 

P ? 55 bar  & ? 3315 K 

"ntu as ideal X ? 1 ;$mith 2001 hal 85<

(terasi:

•

)enhitun er=a 9mpresi is9termal

;b< Gunaan persamaan irial

untu men4ari -

Kedua persamaan hanya aan menhasilan nilai yan sama persis apabila edua espansi irial diunaan sebaai rentetan yan ta terbatas

 tetapi apr9simasi dalam

 bentu sinat edua persamaan tersebut diunaan dalam prate ;$mith 2001 hal 66<

SOAL 3.32 Fitunlah nilai X dan , untu etilen pada 25

dan 12 bar denan persamaan :

a Persamaan irial dari 'Y ;33< denan nilai B dari 9relasi umum PitSer 'Y ;35<  b Persamaan #edli4h / K9n 4 Persamaan $9ae / #edli4h / K9n d Persamaan Pen / #9bins9n

 Jawaban:

ata : &4 ? 2823 K ;$mith 2001< P4 ? 50 bar ;$mith 2001< & ? 2815 K &r  ?

?

 ? 008

P ? 12 bar  ? 1056

Pr  ?

?

? 0238

(a) B ? 10 4m 3/m9l

@ ? 200 4m 6/m9l2 Persamaan : P, ? n #& denan denan asumsi n ? 1 m9l men=adi , ?

,?

? 2066

Adapun persamaan lainnya yaitu X?

?1N

,?

N

;$mith 'Yuati9n 33 2001<

?

, ? 11 P,? X#&

X?

?

X ? 02

(*)

Persamaan yan diunaan sebaai beriut :

;$mith 'Yuati9n 358 2001<

Persamaan :

;$mith 'Yuati9n 35 2001<

iabunan pada persamaan etia men=adi

"ntu Sat etilen ;$mith 2001< 2001<

iper9leh =ua data sebaai beriut :

)enabunan persamaan persamaan ;i< ;ii< ;iii< ;i< J ;< e dalam persamaan ;< men=adi:

ietahui persamaan P,? X#& men=adi

(-)  Persamaan #edli4h/K9n

imana :

ata dari &abel &abel 31

iper9leh

? 0015

Persamaan lainnya :

? 5 )emasuan persamaan i dan ii e dalam persamaan 5

Asumsi X ? 028

X? 028

() Persamaan $9ae/#edli4h/K9n

ata dari &abel &abel 31

Persamaan :

)emasuan persamaan ;iH< dan ;iiiH< e persamaan ;5<

Asumsi :

!adi X ? 028

(%) Persamaan Pen/#9bins9n

ata dari &abel 31

Persamaan :

)emasuan persamaan ;iH< dan ;H< e persamaan ;5<

Asumsi :

Berdasaran persamaan :

SOAL 3.34 Fitunlah + dan ' untu sul7ur heEa7l9uride pada 5L@ dan 15 bar denan persamaan beriut: ;a< Persamaan irial terp9t9n T'Y ;33
C ? 15300 4m 6Zm9l 2

;b< Persamaan irial terp9t9n T'Y ;33
ietahui: $ul7ur FeEa7l9uride: & ? 5L@ N 23 ? 38 K  P ? 15 bar 

itanya: ;a< Persamaan irial terp9t9n T'Y ;33
C ? 15300 4m 6Zm9l 2

;b< Persamaan irial terp9t9n T'Y ;33
;c< Persamaan #edli4h/K9n ; < Persamaan $9ae/#edli4h/K9n ;e< Persamaan Pen/#9bins9n "ntu sul7ur heEa7l9uride T c ? 318 K P c ? 36 bar ' c ? 18 4m 3Zm9l 1 dan [ ? 0286

!aab:   ? 1 4m 3Zm9l 1

(a)

C ? 15300 4m 6Zm9l 2

Persamaan beriut berasal dari T'Y ;33
)aa

Karena

•

)asuan Persamaan ;1<

•

Asumsi baha

)aa

•

Kita tahu dalam halaman 0 ;$mith 2001< baha

(b) Persamaan yan diberian pada T'Y ;338
Kita tahu baha

•

Karena

)aa

)asuan ;a< dan ;b< di persamaan ;2<

an !ua

•

)asuan di persamaan ;3<

•

"ntu sul7ur heEa7l9uride dari data pada s9al

•

Kita =ua dapat mendapatan B 0 dan B1 dari persamaan ;361< dan ;362< pada halaman 102 ;$mith 2001<

•

)asuan ;i< ;ii< ;iii< ;i< J ;< di persamaan ;<

Kita tahu baha

;4< &he Persamaan #edli4h/K9n pada halaman  ;$mith 2001<

imana pada persamaan ;350< pada halaman  ;$mith 2001<

ari table 31 pada halaman  ;$mith 2001<

!adi

an =ua pada persamaan ;351< pada halaman  ;$mith 2001<

)asuan ;iH< dan ;iiH< dalam persamaan ;5<

Asumsian baha

Karena

)aa

Kita tahu baha

;d< ari table 31 pada halaman  ;$mith 2001<

$earan dapat di dapat hasil dari persamaan ;351< pada halaman  ;$mith 2001<

)asuan ;iH< dan ;iiiH< pada persamaan ;5<

Asumsian baha

Karena

)aa

Kita tahu baha

;e< ari table 31 pada halaman  ;$mith 2001<

$earan dapat di dapat hasil daripersamaan ;350< pada halaman  ;$mith 2001<

$earan dapat di dapat hasil persamaan ;351< pada halaman  ;$mith 2001<

)asuan ;iH< dan ;H< pada persamaan ;5<

Asumsian baha

Karena

;7< )aa

Kita tahu baha

SOAL 3.36 $ehubunan denan espansi irial 'Ys ;311< dan ;312< menun=uan baha :

imana ietahui:

itanya: Butian pernyataan tersebut !aab: Pers 311

Pers 312

imana Pers 3

;$mith et al 2001 hal 0<

;$mith et al 2001 hal 0<

;$mith et al 2001 hal 6<

Pers 310

;$mith et al 2001 hal 0<

Pers 36 $ehina untu mendapatan Pers 311  ;hal 0< !ia

imana

i77erensialan men=adi:

Pers 312

imana

i77erensialan men=adi:

SOAL 3.38 Fitun Fitunlah lah 9lume 9lume m9lar m9lar 4airan 4airan =enuh =enuh dan 9lum 9lumee m9lar m9lar uap =enuh =enuh denan denan persam persamaan aan #edli4h/9n untu salah satu beriut dan membandinan hasilnya denan nilainilai yan ditemuan 9leh 9relasi umum sesuai ;a< Pr9pane Pr9pane pada pada 0\@ 0\@ dimana dimana Psat ? 131 bar  ;b< Pr9pane Pr9pane pada pada 50\@ dimana dimana Psat ? 116 bar  ;4< Pr9pane Pr9pane pada pada 60\@ 60\@ dimana dimana Psat ? 2122 bar  ;d< Pr9pane Pr9pane pada0\@ pada0\@ dimana dimana Psat ? 25 bar  ;e< nButane nButane pada pada 100\@ 100\@ dimana dimana Psat ?151 bar  ;7< nButa nButane ne pada pada 110\@ 110\@ dima dimana na Psat ? 1866 bar ;< nButane nButane pada pada 120\@ 120\@ dimana dimana Psat ? 2238 bar  ;h< nButane nButane pada pada 130\@ 130\@ dimana dimana Psat ? 265 bar  ;i< (s9but (s9butane ane pada pada 0\@ 0\@ dimana dimana Psat ? 165 bar  ;=< (s9but (s9butane ane pada pada 100 100\@ \@ diman dimanaa P sat ? 2003 bar  ;< (s9butane (s9butane pada pada 110\@ 110\@ dimana dimana P sat ? 201 bar  ;l< (s9but (s9butane ane pada pada 120 120\@ \@ diman dimanaa P sat ? 2853 bar  ;m<@hl9rine pada 60\@ dimana P sat ? 1821 bar  ;n< @hl9rine @hl9rine pada pada 0\@ dimana dimana Psat ? 22 bar  ;9< @hl9rine @hl9rine pada pada 80\@ dimana dimana Psat ? 23 bar  ;p< @hl9rine @hl9rine pada pada 0\@ dimana dimana Psat ? 3308 bar  ;Y< $ul7ur $ul7ur di9Eid di9Eidee pada pada 80\@ 80\@ dimana dimana Psat ? 1866 bar  ;r< $ul7ur $ul7ur di9Eide di9Eide pada 0\@ dimana dimana P sat ? 2331 bar  ;s< $ul7ur $ul7ur di9Eide di9Eide pad 100\@ 100\@ dimana dimana P sat ?28 bar  ;t< $ul7ur $ul7ur di9Eide di9Eide pada 110\@ 110\@ dimana dimana Psat ? 3501 bar   Jawaban: a. P,+ P,+a'% a'% +aa +aa 40 40 /$a'a /$a'a P a > 13.C1 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu pr9pane di halaman 65 ;$mith 2001< &4 ? 368 K



&? ;0N2315< K ?31315 K  P4 ? 28 bar



P? 131 bar 

&r ?

?

? 0868

Pr ?

?

? 0323

Parameter Parameter Y yan ditentuan ditentuan dari 'Y ;351< ;351< denan denan ] ᴪ dan V;&r< V;&r< untu #K eYuati9n eYuati9n dari tabel 31 hal   : ;$mith 2001< ? 028

Y?

^ ? 00866

?

&r 3/2

;0868< 3/2 ? 1621

?

_?

? 00330

menhitun X untu ap9r  )emperiraan: ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N 00330 R 1621 00330 00330

? 0882 ,?

?

? 16

)enhitun X untu liYuid  )emperiraan ;001< X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 00330 N ;001 N0  00330< ;001 N 1  00330<; ? 002 ,?

?

? 58

*. P,+ P,+a'% a'% +aa +aa 50 50 /$a /$a'a 'a Pa > 1C.16 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu pr9pane di halaman 65 ;$mith 2001< &4 ? 368 K &? 50 N2315 ? 32315 P4 ? 28 bar  P ? 116 bar  &r ?

?

? 083850

Pr ?

?

? 00358

<

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ;351< denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 ;hal < ;$mith 2001< ? 028

Y?

?

^ ? 00866

?

&r 3/2

;083850<

_?

3/2

 ?6000

? 0000

menhitun X untu ap9r  memperiraan : ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N0000 R 6000  0000

? 08185 ,?

?

? 12313

)enhitun X untu liYuid  uess ;001< X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 0000N ;001 N0  0000< ;001 N 1  0000<;

<

? 02631600 ,?

?

? 651

-. P,+a'% +aa 60 /$a'a Pa > 21.22 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu pr9pane di halaman 65 ;$mith 2001<

&4? 368 K 

& ? 60 N 2315 ? 33315 K  P4 ? 28 bar  P ? 2122 bar  &r ?

?

? 0008

Pr ?

?

? 052

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ;351< denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 ;hal < ;$mith 2001< ? 028

^ ? 00866

&r 3/2

Y?

?

?

;0008<

_?

3/2

 ? 501

? 01562

menhitun X untu ap9r  memperiraan: ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N 01562 R 501  01562

? 0506 ,?

?

? 58865

)enhitun X untu liYuid  memperiraan;001< X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 01562 N ;001 N0  01562< ;001 N 1  01562<; ? 0133

<

,?

?

? 23165

. P,+a'% +aaC0 /$a'a Pa > 25.4 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu pr9pane di halaman 65 ;$mith 2001< &4 ? 368 K  & ? 0 N 2315K ? 3315 K  P4 ? 28 bar  P ? 25 bar  &r ?

?

? 02

Pr ?

?

? 06106

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ;351< denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 ;hal < ;$mith 2001< ? 028

^ ? 00866

&r 3/2

Y?

?

?

;02<

_?

3/2

 ? 55200

? 0050

menhitun X untu ap9r  memperiraan : ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N 0050 R 55200 0050 

? 02 ,?

?

? 8238

)enhitun X untu liYuid  memperiraan ;001< X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 0050 N ;001 N0  0050< ;001 N 1  0050<;

<

? 0052 ,?

?

? 651

%. '  B#a'% +aa 100 O /$a'a Pa > 15941 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65 : ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ;351< denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

•

)emperiraan X ? 0

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

)emperiraan X ? 001

•

•

.

'  B#a'% +aa 110 O /$a'a Pa > 18966 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

)emperiraan X ? 001

•

. '  B#a'% +aa 120O /$a'a Pa >22938 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

)emperiraan X ? 001

•

•

. '  B#a'% +aa 130O /$a'a Pa > 2695 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

)emperiraan X ? 001

•

•

/.

I*#a'% +aa 0 O /$a'a Pa > 16954 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

)emperiraan X ? 001

•

 .

I*#a'% +aa 100 O /$a'a Pa > 20903 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

•

)emperiraan X ? 001

&. I*#a'% +aa 110 O /$a'a Pa > 24901*a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

•

)emperiraan X ? 001

•

".

I*#a'% +aa 120O /$a'a Pa > 28953*a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

)emperiraan X ? 001

•

$. ",/'% +aa 60 /$a'a Pa > 18.21 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu 4hl9rine di halaman 655 ;$mith 2001< &4 ? 12 & ? 60 N 2315 K ? 33315 K  P4 ? 10 bar  P ? 1821 bar &r ?

?

? 085

Pr ?

?

? 02361

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 ;hal < ;$mith 2001< ? 028

^ ? 00866

&r 3/2

Y?

?

?

;085<

_?

3/2

 ? 618

? 00256

menhitun X untu ap9r  memperiraan : ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N 00256 R618  00256

? 083

,?

?

? 12

)enhitun X untu liYuid  memperiraan ;001< X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 00256N ;001 N0  00256< ;001 N 1  00256<;

<

? 0026 ,?

?

? 18

'. ",/'% +aa C0 /$a'a Pa > 22.4 *a, Perhitunan &4 dan P4 untu 4hl9rine di halaman 655 ;$mith 2001<

&4 ? 12 K  & ? 0 N 2315 K ? 3315 P4 ? 10 P ? 22 &r ?

?

? 08225

Pr ?

?

? 0216

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 ;hal < ;$mith 2001< ? 028

^ ? 00866

&r 3/2

Y?

?

?

;08225<

_?

3/2

 ? 661

? 0030

menhitun X untu ap9r  memperiraan : ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N 0030 R 661  0030

? 10235 ,?

?

? 12835

)enhitun X untu liYuid  memperiraan ;001< X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 0030 N ;001 N0  0030< ;001 N 10030<;

<

? 0032 ,?

?

? 18

+. ",/'% +aa 0 /$a'a Pa > 33.08 *a, Perhitunan &4 dan P4 untu 4hl9rine di halaman 655 ;$mith 2001<

&4 ? 12 & ? 0 N 2315 K ?36315 P4 ? 10 P ? 3308 &r ?

?

? 080

Pr ?

?

? 020

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 ;hal < ;$mith 2001< ? 028

^ ? 00866

&r 3/2

Y?

?

?

;080<

_?

3/2

 ? 6060

? 002

menhitun X untu ap9r  memperiraan: ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N002 R6060  002 

? 0806 ,?

?

? 125

)enhitun X untu liYuid  memperiraan ;001< X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 002N ;001 N0  002< ;001 N 1 002<;

<

? 00 ,?

?

? 0

. S#"#, /&/a +aa 80O /$a'a Pa > 18966 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

)emperiraan X ? 001

•

,. S#"#, /&/a +aa 0O /$a'a Pa > 23931 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu n R Butane di halaman 65: ;$mith 2001 hal 65<

•

•

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 : ;$mith 2001 hal <

•

)en4ari _ dari 'Y ;350< :

•

"ntu perhitunan X pada saturated ap9r dari 'Y ;3<

)emperiraan X ? 0

•

•

"ntu perhitunan X pada saturated liYuid dari 'Y ;353<

•

)emperiraan X ? 001

. S#"#, /H/% +a 100 /$a'a Pa >28.C4 *a,

Perhitunan &4 dan P4 untu $ul7ur di9Eide di halaman 655 ;$mith 2001< &4? 308 K  &? 100 N 2315 K ? 3315 K  P4 ? 88 bar  P ? 28 bar  &r ?

?

? 08661

Pr ?

?

? 0365

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 ;hal < ;$mith 2001< ? 028

^ ? 00866

&r 3/2

Y?

?

?

;08661<

_?

3/2

 ? 61213

? 0036

menhitun X untu ap9r  memperiraan: ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N0036 R 61213  0036 

? 08080 ,?

?

? 822

)enhitun X untu liYuid  memperiraan;001<

X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 0036N ;001 N0  0036< ;001 N 1 0036<;

<

? 00385 ,?

?

? 155

. $ul7ur di9Eide pada 110\@ dimana P sat ? 3501 bar  Perhitunan &4 dan P4 untu $ul7ur di9Eide di halaman 655 ;$mith 2001<

&4 ? 308 & ? 110 N 2315 K ? 38315 K  P4 ? 88 P ? 3501 &r ?

?

Pr ?

?

? 0883

? 00

Parameter Y yan ditentuan dari 'Y ; 351 < denan ] ᴪ dan V;&r< untu #K eYuati9n dari tabel 31 ;hal < ;$mith 2001< ? 028

^ ? 00866

&r 3/2

Y?

?

?

;0883<

_?

3/2

 ? 58833

? 0032

menhitun X untu ap9r  memperiraan: ;0< X ? 1N _  Y_

X ? 1 N0032 R 58833 0032 

? 086 ,?

?

? 1580

)enhitun X untu liYuid  memeperiraan ;001< X ? _ N ;X N

< ;X N `_< ;

<

? 0032N ;001 N0  0032< ;001 N 1 0032<;

<

? 0053 ,?

?

? 121

SOAL 3.40 Gunaan persamaan Pen/#9bins9n untu menhitun 9lume m9lar dari saturated liYuid dan saturated ap9r untu bahan dan 9ndisi yan diberian pada baian dari Pb 338 dan  bandinan hasilnya denan nilainilai yan ditemuan denan menunaan 9relasi umum P,+a'%

&4 ? 368 K  P4 ? 28 bar  [ ? 0152 & ? ;0 N 2315< K  & ? 31315 K  P ? 131 bar 

*r9m &able 31 79r P# : V;&r[< ? T 1 N ;036 N 15226[ R 026[ 2<;1&r 
ɛ

?1

^ ? 00  ? 0522 Y;&r< ?

_;&rPr< ?

;$mith 2001<

;$mith 2005<

@al4ulate X 79r liYuid by 'Y ;353< Guess : X ? 001

ietahui: X ? _;&rPr< N ;X N ɛ_ ;&rPr<< c ;X N `  _ ;&rPr<< c

 ;$mith 2005<

X ? *ind ;X< X ? 00 ,?

, ? 22

a  b 4 d e 7  h i  =

$#K +iYuid 22 6 10 113 1252 132 130 151 12 1386

$#K ,ap9r 155 11318 82 681 1535 11563 150 158 121 10023

#a4ett 2 81 1028 100 125 130 13 16 133 103

PitSer   1538 1228 0 8050 150 1268 100 860 105 1153

 l m n 9  p Y r s t

1512 102 50 560 58 61 51 563 58 622

828 53 12330 83 8 616 12802 100 8005 6361

186 1606 535 551 50 51 56 563 583 606

55 58 126 10385 853 08 1310 1052 856 005

SOAL 3.42 )9lar 9lume 7ase uap dari senyaa tertentu dinyataan sebesar 23000 4m 3 /m9l pada 300 K  dan 1 bar &ida ada data lain yan tersedia &anpa menasumsian perilau as ideal tentuan periraan yan beralasan dari m9lar 9lume uap pada 300 K dan 5 bar  Jawaban:

#e7erensi dari 'Y 338 I'a"/ #,-% +%-//%. X1

X1 ?

X1 ? 022

X2

X2 ?

X2 ? 0611 ,2 ,2 ? 306 E 10 3 4m3 / m9l

SOAL 3.44 ietahui 035 m 3 essel diunaan untu menyimpan pr9pana 4air pada teanan uapnya "ntu pertimbanan eamanan maa pada suhu 320 K 4airan harus menempati tida lebih dari 80M dari t9tal 9lume apal enan 9ndisi ini tentuan massa uap dan massa 4airan dalam apal Pada 320 K teanan uap pr9pana adalah 160 bar ,tan 

? 035 m 3

#

? 831 4m3 bar /m9l K 

&

? 320 K  

&4

? 368 K ;$mith 2001<

&r

?

? ? 0865

P

? 16 bar  

P4

? 28 bar ;$mith 2001<

Pr

?

? ? 03

ata ;$mith 2001< : [

? 0152

,4

? 200

X4

? 026

)9lt ? 0

,liY

? ,4

0285U

0285U

? ;200

? 66

mliY

?

?

? 125  B0

B1

? 0083 

;$mith 2001<

? 0083 

? 0

? 013 

;$mith 2001<

? 0 13 

? 01

;$mith 2001<



X

?

,

X

? X0 N [X1 ;$mith 2001<

X0

? 1 N B0

X1

? B1

?

>>> ;a<

;$mith 2001<

;$mith 2001<

$ubtitusi persamaan 360 e persamaan 35 X? 1 N B0

N [  B1

 1

N ;B0 N [  B 1 <



1 N ;B0 N [  B 1 <

? 1 N ;B0 N [  B 1 <



1 N ;B0 N [  B 1 <

 ;B0 N

[B1< #

>> ;b<

$ubtitusi ;b< e ;a< ,ap

?

N ;B0 N [B1< #

N ;0 N ;0152<;01<< ;831 4m 3  bar/m9l

? K< ;

<

? 1318

map

?

?

? 231 

SOAL 3.46 Fitun: a )assa dari apasitas etana pada sebuah be=ana 015m3 saat suhu 60L@ dan 1000  b $uhu saat 0  etana disimpan dalam be=ana 015 m 3 berteanan 20000 Pa  Jawaban:

;a< & ? 33315 K

&4 ? 3053 K ;$mith 2001 hal 65< &r ?

P ? 1000 Pa

? 101 P4 ? 82 bar ;$mith 2001 hal 65<

Pr ?

? 28

"ntu etana nilai [ ? 0100 pada halaman 65

Pa

Daaaa /aa /a+a&a' a,/ a*%" B.1 (S$/ . N.9 20019 a". 654)

,t9tal ? 015 m3

m9lt ? 300 m/m9l

Da,/ a*%" E.3 J E.4<

X0 ? 063

X1 ? 003

,?

X ? X0 N [ZX1

;$mith 2001 hal 0<

,?

? 062 N 0100Z003

,? 08 4m3/m9l

? 05 )ethane ?

)ethane ? 6 

;b< , ?

P ? 20000 Pa

P, ? XZ#Z& ? XZ#Z&rZ&4 Atau &r ?

&r ?

dimana

?

dimana Pr ?

? 258 m9l/

Pr ? 105

Perhitunan ini memberian &r sebaai 7unsi dari X dan 'Y ;35< di 9n=unsi denan tabel '3 dan ' ialah dua hubunan denan ariabel yan sama dimana harus puas denan redu4ed pressure &r ? 1283 dan X ? 063 &r ? &rZ&4 & ? 31 K atau 1185L@

SOAL 3.48 !ia 15  dari F2O pada 0 m 3 49ntainer dipanasan men=adi 00I@  berapa peninatan teanannya  Jawaban:

ietahui :

,t9tal ? 0 m3

mater ? 15 

? 26666 4m 3/r 

,?

"ntu menhitun teanannya ita interp9lasi dari  Ta*%" F2 < S%a$ Ta*"%  halaman 23 ;$mith et al 2001< : ata dari tabel *2 : P1 ? 800 Pa

P 2 ? 10000 Pa

, 1 ? 2056 4m 3/r

,2 ? 2608 4m 3/r  P ? P1 N



;P2P1< R#$# /'%,+"a/ F.1 halaman 68 ;$mith et al 2001<

P ? 800 N

 ;100008000<

P ? 20 Pa

SOAL 3.50 Berapa teanan di dalam essel 05 m 3 saat essel diisi denan 10  arb9n di9sida pada 30L@  Jawaban:

ietahui : & ? 30L@ ,t ? 05 m 3 m ? 10  K9nersi : tL@ ? & K R 2315 ;$mith et al 2001 hal 5< & ? 30 N 2315 ? 30315 K  m ? 10  E 1000 / ? 10000  ,t ? 05 m 3 E 1000000 4m 3/m3 ? 5 E 105 4m3 Penyelesaian : ata berasal dari &able B1 : Pr9perties 97 Pure $pe4ies halaman 65 ;$mith et al 2001 hal 655< Karb9n di9sida : &4 ? 302 K  P4 ? 383 bar  [ ? 022 )r ? 01 /m9l

•

&r  ? &r  ? &r  ? &r  ?

•

PitSer @9rrelati9ns 79r $e49nd ,iral @9e77i4ient

&etapi ita dapat memberian pernyataan analisis periraan e 7unsi ini untu  rane teanan yan terbatas

PitSer dan temanteman membuat 9relasi yan edua dimana nilai yield dari B P4/# &4 :

imana =ia edua persamaan ini diabunan men=adi :

!ia

persamaan

ini

dibandinan

denan

PitSer

@9rrelati9ns

untu 

@9mpressibility *a4t9r ;X< :  ;$mith et al 2001 hal 100< $ehina men=adi :

ari persamaan ini didapatan se49nd iral 49e77i4ient imana se49nd iral 49e77i4ient adalah hanya 7unsi dari temperatur B 0 dan B1 adalah hanya 7unsi dari penurunan temperatur B 0 dan B1 ditun=uan denan persamaan beriut :

;$mith et al 2001 hal 102< Persamaan ini diunaan hanya saat teenanannya menenah hina rendah dimana X linier pada teanan ;$mith et al 2001 hal 103< i4arilah nilai 7unsi B 0  dan B1 nya iasumsian dalam eadaan 7inal state dimana teanannya tida dietahui namun temperaturnya dietahui ;& dan & r <

"ntu men4ari nilai P di4arilah terlebih dahulu nilai B 0 dan B 1 nya yan didapat dari 7unsi temperaturnya Adapaun nilai B 0 dan B1 nya :

•

,9lume

•

&eanan

;$mith et al 2001 hal 88< "ntu mendapatan P persamaan ini diselesaian men=adi :

Persamaan P emudian diali 1 untu menhilanan R pada #& sehina  persamaannya men=adi :

$etelah mendapatan persamaan P substitusian B denan persamaan beriut :

;$mith 2001 p 102< Persamaan ini diselesaian untu mendapatan B sehina persamaannya men=adi :

!ia B disubstitusian e persamaan P maa persamaan P berubah men=adi :

Adapun nilai dari P

ata berasal dari &able A2: ,alues 97 the "niersal Gas @9nstant ;$mith 2001 p 652<  %ilai # adalah sebesar 831 4m3barm9l1K 1

 ?P

10863 bar ? P !adi teanan pada essel 05 m 3 saat essel diisi denan 10  arb9n di9sida  pada 30L@ adalah sebesar 10.863 *a,

SOAL 3.52 &he spe4i7i4 9lume 97 is9butane liYuid at 300 K and  bar is 182 4m 3 1 'stimate the spe4i7i4 9lume at 15 K and 5 bar  Jawaban:

"ntu is9butane :

&4 ? 081K

P4 ? 368bar

, 1 ? 182 4m 3/m

&1 ? 300K

P1 ? bar

&2 ? 15K

P2 ? 5bar 

&r1 ?

Pr1 ?

&r1 ? 035

Pr1 ? 011

&r2 ?

Pr2 ? &r2 ? 101

Pr2 ? 2056

ari 7i ;31<

pr1 ? 25

&f&4 ahir dan *i 316 munin tida diunaan $eperti ditun=uan  pr  ?

denan S dari 'Y ;35< dan table '3 dan '

,4 ? 262 4m 3/m9l

[ ? 0181

X0 ? 03356

X 1 ? 0056

X ? X0 N [ X1

X ? 0322

pr2 ?

pr2 ? 1

'Y ;35<

,2 ? ,1

,2 ? 251 4m 3/m ;A%$-'#<

SOAL 3.54 &entuan densitas larutan ethan9l pada saat 1809@ dan 200 bar  Jawaban: •

"ntu 'than9l:

&4 ? 513 K

•

P4 ? 618 bar

,4 ? 16

ietahui dari s9al : 9

@ di9nersi men=adi 9K 

&? 1809@ N 2315 ? 5315 9K •

•

P ? 200 bar

ari persamaan "-eroe# o. correspo&& s"a"e hal 5 ;!)$mith 2001< &r  ?

Pr  ?

&r  ? 0882

Pr  ? 3253

ari *i ;31< halaman 10 ;!)$mith 2001<  pr  ? 228

•

m9lt ? 606

ari persamaan ;365< halaman 108 ;!)$mith 2001<  p ? pr p4 ?

 p ?

 p ? 062

SOAL 3.56 ata P,& dapat diper9leh melalui pr9sedur beriut )assa ;#< Sat dari massa m9lar ;)< dimasuan e "-er#os"a"e vessel  yan dietahui 9lume t9talnya ;, t< $istem eYuilibrate dan temperature ;&< serta teanan ;P< diuur a Periraan berapa persentase er9r yan diperb9lehan pada ariabel teruur ;m ) , t & dan P< =ia er9r all9able masimum pada 7at9r 49mpressibility ;X< yan dihitun sebesar g1M  b periraan berapa persentase er9r yan diperb9lehan pada ariabel teruur =ia all9able err9rs masimum pada nilai terhitun dari 9e7isien irial edua ;B< sebesar g1M Asumsian baha X 0 dan nilai B dihitun 9leh persamaan 332  Jawaban: •

7at9r 49mpressibility berhubunan terhadap uantitas teruur seperti ditun=uan  pada persamaan 310 halaman 0 pada subbab dua bentu pada persamaan ,irial ;$mith 2001<

•

Pada persamaan 338 pada halaman 88 ;$mith 2001<

Persamaan 310 dan 338

$ehina

a Persamaan 310 diturunan terhadap masinmasin ariabel

!adi

enan menasumsian nilai er9r yan sama pada elima ariabel masimum er9r  g1M pada X membutuhan er9r pada aribel see4ile4ilnya 02M  b Persamaan 338 ;a< dan 338 ;b< diturunan terhadap masinmasin ariabel

$ehina

"ntu X j 0 dan diperiraan er9r yan sama pada elima ariabel masimum er9r  g1M pada B membutuhan er9r yan lebih e4il dari seitar 002M Fal ini diarenaan pembai ;

< j 01 Pada limit Xk 1 er9r pada B men4apai nilai yan

ta terde7inisi atau ta ternilai

SOAL 3.58 !ia 10 ;7t< as metana pada termperatur 60* dan teanan 1 atm eialen denan 1 al as9lun sebaai bahan baar mesin aut9m9bile berapa 9lume tani berisi 3000;psia
Asumsi metana merupaan as ideal: # ? 0302

, ? 100 7t

&? 516 #

n ? 368 lbm9l

P ? 1 atm Persamaan 313 Falaman 1 ;!)$mith 2001< n? "ntu metana pada 3000 psi dan 60 * : &4 ? 10618 #

&?516 #

&r?

&r ? 1515

P4 ? 5 bar

P ? 3000 psi

Pr ?

Pr ? 8

ari &abel '3 J ':

XO ?081

X1?023

X?X0N[X1

X ? 0822

,tan ? , ? 5636 7t

SOAL 3.60 &emperatur B9yle adalah temperatur di mana:

a &un=uan baha 9e7isien irial edua B bernilai 0 pada temperatur B9yle  b Gunaan persamaan 35 sebaai 9relasi umum untu B dalam memperiraan  penurunan temperatur B9yle pada 7luida sederhana

 Jawaban:

a Persamaan ,irial ;311< pada halaman 0 ;$mith 2001<

enan menurunan persamaan di atas terhadap P dalam eadaan temperatur  9nstan maa di dapat persamaan

di mana:

!ia pembatasan nilai deriati7 sama denan n9l maa nilai

? 0 $ehina:

 b Persamaan ;35< pada halaman 102 ;$mith 2001<

!ia  ? 0 dan nilai ω  untu 7luida sederhana sama denan n9l maa:

i mana persamaan ;361< pada halaman 102 ;$mith 2001<

$ehina:

SOAL 3.62 Beberapa 9relasi yan sesuai menunaan 7at9r 9mpresibilitas ritis X4 daripada 7at9r  [ a4entri4 sebaai parameter etia Kedua =enis 9relasi ;berdasaran &4 P4 dan X4 yan lain pada &4 P4 dan [< aan setara dimana 9resp9ndensi satusatu antara X4 dan [ ata dari App B memuninan tes 9resp9ndensi $iapan pl9t X4 s [ untu melihat X4  ber9relasi denan [ Kembanan 9relasi linear ;X4 ? a N b[< untu Sat n9np9lar  Jawaban:

Gunaan 2 9mp9nen pertama pada &abel B1 Falaman 65 ;$mith et al 2001 hal 102< urutan sehina nilai [ aan menalami enaian Fal ini diperluaan untu menentuan sl9pe dan inter4ept pada 7unsi

[?

X4 ?

)? sl9pe [ X4 ? 001 B? intersep [ X4 ? 021 #? 9relasi [ X4 ? 088 # 2 ? 01

Persamaan aris: X4 ? 021 R 001 [

DAFTAR PUSTAKA $mith ! ) ;2001< &"ro%c"o& "o C-e#cal &&eer& T-er#o!&a#cs 6 "- "o&3 %e .9r: )4GraFill