07/09/2011
Chemical Engineering Thermodynamics
Prepared by: by: Dr. NINIEK Fajar Puspita Puspita,, M.Eng August, 20 2011 11 Basic Concepts of Thermodynamics
1
Lesson 1 Topik
Descriptions
Lesson 1A Applications of Thermodynamics
Mempertimbangkan segala hal tentang termodinamika, difinisi, sejarah dan perkembangan. Mempelajari konsep energi. Mendiskusikan 3 tipe energi: potensial, kinetik dan internal.
Lesson 1B Dimensions and Systems of Units
Mempertimbangkan dinemsi dasar dan turunannya, juga satuan SI dan British, dan bagaimana menemukan dan menggunakan tabel konversi satuan.
Lesson 1C Systems, States and Properties
Mempelajari istilah sistem, keadaan dan sifat-sifat secara mendalam.
Lesson 1D Processes, Cycles & Equilibrium
Mempelajari 3 konsep kunci termodinamika, dan definisi proses. Mempelajari tipe proses sangat spesial yang disebut siklus. Menyimpulkan dengan meninjau konsep equilibrium /kesetimbangan.
Lesson 1E Temperature, Pressure & Volume
Mempertimbangkan 3 sifat paling pentingdi termodinamika: P, Volume, T. Mendiskusikan sifat alami dari prinsip operasi P_mengukur dan alat pengukuran T.
2
1
07/09/2011
Lesson 1A Difinition: Thermo + Dynamics
The study of the flow and conversion of energy Kata thermodynamics diusulkan oleh William Thompson (Lord Kelvin) pada tahun 1749. Nama ‘heat-power’ karena thermodynamics dapat menjelaskan konversi panas/ panas/heat heat menjadi tenaga/ tenaga/power power oleh mesin uap/steam engines. 3
Ref.1
Timeline of the Early Developments of Thermodynamics
Tahun 1698, Thomas Savery menemukan mesin tenaga uap/steam engine, yang
Tahun 1712, Thomas Newcomen membangun improved steam engine, tetapi
berfungsi mengkonversikan panas menjadi tenaga mekanik.
harganya sangat mahal dan tidak layak.
Tahun 1765, James Watt menemukan steam engine pertama kali yang layak dan tidak
mahal, dan memiliki 6 kali lebih efisiens dari pada mesin yang ditemukan Newcomen. Mesin tenaga uap James Watt mempercepat revolusi industri.
Tahun 1824, Carnot memperkenalkan analisa siklus gas ideal (ideal gas cycle analysis),
yang disebut “Reflection on the Motive Power of Fire”. 4
Ref.1
2
07/09/2011
Timeline of the Early Developments of Thermodynamics
Tahun 1840an Mayer, Joule dan Helmholtz
mengembangkan ide bahwa energi tdak bisa diciptakan dan dimusnahkan, dimana ide ini disebut dengan Hukum Kekekalan Energi atau konservasi energi.
Prinsip ini dikenal dengan Hk. Pertama termodinamika
(1st Law of Thermodynamics_ Thermodynamics_FLT).
“Energy can neither be created nor destroyed; it can only change form.” (Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan; energi hanya dapat berubah bentuk)
5
Ref.1
Timeline of the Early Developments of Thermodynamics
Tahun 1850, Rudolf Clausius
menyatakan bahwa tidak ada siklus yang dapat mentransfer panas dari bidang temperatur rendah ke tinggi dengan tanpa interaksi lain dengan sekelilingnya.
Prinsip ini dikenal dengan Hk Kedua termodinamika
(2nd Law of Thermodynamics _SLT).
Energy in the form of heat only flows spontaneously from regions of higher temperature to regions of lower temperature . (Energi dalam bentuk panas hanya mengalir secara spontan dari daerah yang temperatur lebih tinggi ke daerah temperatur lebih rendah.)
Energy has quality and is only spontaneously transferred in a specific direction. (Energi mempunyai kualitas dan hanya ditransfer secara spontan didalam arah yang spesifik). 6
Ref.1
3
07/09/2011
Topics in Modern Thermodynamics Classical Thermodynamics Mempunyai ciri laku kelompok molekul besar berdasarkan pada sifat-sifat kelompok molekul seluruhnya, seperti temperatur dan tekanan.
Statistical Thermodynamics Mempunyai ciri laku kelompok molekul berdasarkan pada sifat-sifat masing-masing molekul tunggal dan cara dimana molekul berinteraksi.
Pure Component Thermodynamics Mempunyai ciri laku Csistem yang berisi satu komponen murni.
Solution Thermodynamics Mempunyai ciri laku sistem yang berisi lebih dari satu spesies kimia didalam suatu campuran.
Phase Equilibrium Thermodynamics Mempunyai ciri laku fase bermacam-macam yang ada dalam kesetimbangan satu sama lain. Chemical Reaction Equilibrium Thermodynamics Mempunyai ciri laku sistem dimana reaktan dan produk dari satu atau lebih reaksireaksi kimia yang dapat balik (reversible) ada pada keadaan kesetimbangan (equilibrium). 7
Ref.1
Energy Energy
is the capacity to do work and it can be stored and transferred (energi merupakan capasitas untuk melakukan kerja dan energi dapat disimpan dan dipindahkan)
There are many forms of energy: thermal, mechanical, kinetic, potential, electrical, magnetic, chemical, nuclear and others. (Ada banyak bentuk energi: panas, mekanik, kinetik, potensial, elektrik, magnetik, kimia, nuklir dll)
Three general forms of Energy Potential Energy, EP (External Energy)
Energy associated with the position of the system within a potential field. (energi yg dihubungkan dengan posisi sistem didalam bidang potensial)
Kinetic Energy, EK (External Energy)
Energy associated with the net linear or angular velocity of the system. (energi yg dihubungkan dengan kecepatan linier and angular dari sistem)
Internal Energy, U
Energy associated with the structure and motion of molecules within the system. (energi yg dihubungkan dengan struktur dan gerakan molekul didalam sistem)
8
Ref.1
4
07/09/2011
Potential Energy, EP (External Energy) EP yaitu:
Energi yang terkait dengan posisi sistem didalam bidang potensial.
Energi potensial gravitasional dan energi potensial elektromaknetik.
Energi potensial dari suatu objek dapat ditentukan dengan persamaan berikut: dimana: m = massa objek g = kecepatan rata-rata dari gravitasi pada permukaan bumi: g = 9.8066 m/s2 = 32.174 ft/s2 gc = konstanta gravitasional standar gc = 1 (kg-m)/(N-s2) = 32.174 (lbm-ft)/(lbf-s2) z = ketinggian dari objek diatas bidang datar referensi 9
Ref.1
Kinetic Energy, EK (External Energy) EK yaitu:
Energi yang terkait dengan kecepatan linier atau angular dari sistem.
Energi kinetik translational dari suatu objek dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
dimana: m = massa objek v = kecepatan objek
10
Ref.1
5
07/09/2011
Internal Energy, U U yaitu:
Energi yang terkait dengan struktur dan gerakan molekul didalam sistem.
11
Ref.1
Lesson Summary_Ringkasan Lesson 1A
Chapter 1, Lesson A - Energy
Secara ringkas mempertimbangkan sejarah studi termodinamika.
Memperlajari bahwa termodinamika merupakan studi hubungan diantara bentuk-bentuk energi yang berbeda, terutama panas dan tenaga mekanik.
Mempresentasikan HK.I Termo_First Law of Thermodynamics _FLT (dikenal sebagai konservasi dari prinsip energi) dan HK.II Termo_ the Second Law of Thermodynamics_SLT.
First Law of Thermodynamic_FLT Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, ini hanya berubah bentuk.
Second Law of Thermodynamics_SLT Energi mempunyai kualitas dan kuantitas, yang hanya ditransfer secara spontan dan ini terjadi pada proses-proses aktual pada arah yang spesifik, yaitu pada penurunan kualitas energi.
Mempertimbangkan 3 bentuk energi yang lazim dan sangat penting: 12
Potential Energy
Kinetic Energy
Internal Energy
Ref.1
6
07/09/2011
Lesson 1B What are Dimensions ? Tipe dimensi
Penjelasan
1. Dimensi dasar (Fundamental Dimensions)
Masa, Panjang, Waktu, Temperature, dan Moles. Dimensi dasar dapat diukur secara langsung atau didefinisikan secara independent. Seluruh dimensi lain dapat dicapai dari dimensi dasar.
2. Dimensi turunan (derived Dimensions)
Dapat dihitung atau diturunkan dengan mengalikan atau membagi dimensi-dimensi dasar. Contoh: luas, kecepatan, densitas dan volume.
Mass – dimensi dasar. Densitas – dimensi turunan yang dibuat dari kombinasi dimensi dasar masa dibagi panjang -3. 13
Ref.1
Satuan (Unit) Satuan
Penjelasan
What are Units and Why Are They Important?
Hasil numerik tanpa satuan-satuan (units), tidak dapat diterima jika tidak hasilnya bilangan tidak berdimensi (dimensionless). Satuan dapat memandu menyelesaikan persoalan atau membantu menentukan jika penyelesaiannya benar. Jika satuan tidak benar, penyelesaiannya salah.
Common units for mass:
grams (g) atau pounds mass (lbm)
Common units for density: grams per cubic centimeter (g/cm3) or pounds mass per cubic foot (lbm/ft3) Webside for unit conversions http://www.footrule.com
14
Ref.1
7
07/09/2011
Fundamental Dimension
SI_Systems International Units
English units
Length
meter
(m)
foot
(ft)
Mass
kilogram
(kg)
pound-mass
(lbm)
Moles
gram-mole
(g-mol)
pound-mole
(lb-mol)
Temperature
Kelvin
(oK)
Rankine
(oR)
Time
second
(s)
second
(s)
For example, let's convert a density of 1 g/cm3 to units of lbm/ft3.
Unit Conversion Table
15
Ref.1
Table 1 .I Prefixes for SI Units
16
Ref.2
8
07/09/2011
Tipe Operator
Penjelasan Pada persamaan apapun, dimensi-dimensi dan satuan-satuan dari variabel dapat mengatakan bahwa operasi dapat dilakukan.
Perkalian/Pembagian (Multiplication / Division )
Selalu mungkin dengan dimensi apapun, dan memerlukan konversi satuan.
Penambahan/Pengurangan (Addition / Subtraction)
Hanya diijinkan saat kedua kuantitas mempunyai dimensi yang sama, dan kemungkinan memerlukan konversi satuan hampir jika dimensinya sama.
For example, let's consider determining the total volume in m3:
17
Ref.1
Dimensional Homogeneity
Setiap istilah yang ditambahkan/dikurangi harus mempunyai dimensi sama.
Istilah yang sama satu dengan yang lain harus juga mempunyai dimensi sama.
Persamaan-persamaan yang jika ditambahkan /dikurangi /dikalikan /dibagi adalah benar, maka dikatakan dimensionally homogeneous.
Seluruh persamaan yang valid harus menjadi dimensionally homogeneous, tetapi tidak seluruh persamaan dimensionally homogeneous adalah valid.
For example, let's consider the defining equation for kinetic energy:
Tentukan dimensi dari energi kinetik, yang mempunyai persamaan sebagai berikut:
Dimana,
m = mempunyai dimensi mass atau [M]
v = mempunyai dimensi panjang per waktu atau [L] / [T]
gc = tidak berdimensi (dimensionless)
Menggunakan dimensional homogeneity persamaan : 18
Ref.1
9
07/09/2011
Lesson Summary_Ringkasan Lesson 1B
Chapter 1, Lesson B – Dimensions and Units
Mendifinisikan dimensi dasar sebagai sifat-sifat yang didefinisikan secara independent dan diturunkan sebagai sifat yang dapat ditentukan dengan perkalian atau pembagian dimensidimensi dasar.
Mendiskusikan satuan-satuan (units) dan kepentingan penggunaannya pada setiap langkah penyelesaian persoalan, dan mendemonstrasikan bagaimana menggunakan faktor konversi.
Memperkenalkan sistem satuan international (SI) dan English Units dan juga kontanta standard gravitasi (gc), dan menunjukkan bagaimana 2 sistem satuan dapat mengatasinya.
Memperkenalkan webside untuk konversi http://www.footrule.com
Mendiskusikan bagaimana dimensi dan satuan dapat membantu menentukan apakah ada ketidak konsisten dengan suatu persamaan.
Menunjukkan bahwa perkalian dan pembagian variabel dengan dimensi apapun adalah mungkin, tetapi setiap istilah penambahan, pengurangan dan kesamaan harus mempunyai dimensi yang sama.
Persamaan apapun yang mengikuti aturan-aturan ini tentang penambahan, pengurangan dan kesamaan dinyatakan dimensionally homogeneous. Seluruh persamaan yang valid harus menjadi dimensionally homogeneous, tetapi tidak seluruh persamaan dimensionally homogeneous adalah valid. 19
Ref.1
Lesson 1C System Elemen-elemen sistem
Penjelasan
A Sistem / sistem
is a quantity of mass or a volume of space that we have chosen to study. (kuantitas masa atau volum ruang yang ditinjau)
The surroundings /
are everything else in the universe. (apapun di alam
lingkungan
semesta yg berada diluar sistem yg ditinjau)
The system boundary /
separates the system from the surroundings.
batasan sistem
(memisahkan sistem dari lingkungannya)
Types of Systems:
Closed systems & Open systems
Closed System
20
No
Yes
Open System
Yes Yes
Ref.1
10
07/09/2011
Closed Systems Closed System (Sistem (Sistem Tertutup) 1.
Sejumlah masa tetap.
2. Tidak ada massa yang melintasi batasan sistem.
Closed System
No
Yes
3. Fluida didalam silinder dari alat piston-dan-silinder merupakan contoh sistem tertutup dengan batasan yang bergerak. 4. Batasan sistem ditunjukkan pada diagram dengan garis hitam yang putus-putus.
21
Ref.1
Closed System with Moving Bounda Boundary Crossing Control Volume Boundaries (Persimpangan BatasBatas-batas volume pengendalian)
Batas yang bergerak
22
Batas yang tetap
Ref.1
11
07/09/2011
Open Systems Open System – Suatu area ruangan yang tetap, Suatu peralatan, dimana massa dan energi dapat melintasi batasan sistem.
Open System
Yes
Yes
Pemanas air ini merupakan contoh dari sistem terbuka.
23
Ref.1
What is a Property ?(Apa yang disebut dengan suatu sifat ?) Properties
Characteristics of a substance that do not depend on the events that brought the substance to its current condition.
Properties
include: pressure (P), temperature (T), mass (m), volume (V), and internal energy (U). Variables that are NOT properties, include: mass flow rate , heat transfer (Q) and work (W).
Intensive Properties:
Do not depend on the size of the system. Examples include P and T.
Extensive Properties:
Do depend on the size of the system. Examples include m, V and U.
Molar Properties:
The ratio of any extensive property to the number of moles in the system. Molar properties are intensive! Examples include molar volume (Ṽ) and molar internal energy (Û).
Specific Properties:
The ratio of any extensive property to the mass in the system. Specific properties are intensive! Examples include specific volume (Ṿ) and specific internal energy (Ụ).
24
Ref.1
12
07/09/2011
a.
Pertimbangkan sebuah box yang berisi masa, yang direpresentasikan oleh bulat-bulat warna biru dalam diagram, dibawah ini. b. Sekarang, box tersebut dibagi menjadi dua tepat sama. • Sifat-sifat yang tetap sama yaitu sifat intensif. • Sifat-sifat yang berubah yaitu sifat ekstensif.
Setelah box disekat Does the pressure change from the old system to the new one?
Does the mass of the system change from the old system to the new one?
No. Therefore, pressure is an intensive property.
Yes. Therefore, mass is an extensive property.
25
Ref.1
What are States ? State ?– kondisi dari suatu materi atau sistem sebagaimana ditentukan oleh sifat intensifnya
Initial State
Jika nilai dari sifat intensif apapun dari materi atau sistem berubah, maka sistem tersebut berada pada kedaaan yang berbeda.
Pada keadaan yang diberikan, seluruh sifat-sifat intensif dari sistem tetap dan dapat diukur atau dihitung. Keadaan dari senyawa murni yang ada hanya satu fase didalam sistem ditentukan atau ditetapkan secara unik jika hanya diketahui 2 sifat-sifat intensif. Kami akan mempelajari senyawa murni dan gagasan dari penetapan secara unik keadaan sistem pada bab berikut. 26
Ref.1
13
07/09/2011
Lesson Summary_Lesson 1C Chapter 1, Lesson C – Systems, Properties and States Mempelajari difinisi sistem yaitu suatu kuantitas dari masa atau volum yang dipilih untuk ditinjau, dan lingkungan yaitu apapun yg ada di alam semesta. Batasan sistem (yg direpresentasikan dlm garis terputus memisahkan sistem dan lingkungannya. Mempelajari 2 tipe sistem: closed systems (fixed mass, no mass crosses the system boundary) and open systems (fixed volume, mass does cross the system boundary). Mendifinisikan sifat-sifat sebagai karakteristik sistem atau suatu zat yg tidak tergantung pada sejarah sistem/zat. Sifat yg tergantung pada ukuran sistem disebut sifat ekstensif dan sifat yg tidak tergantung pada ukuran sistem disebut sifat intensif. Keadaan merupakan kondisi sistem/zat yg ditentukan oleh sifatnya. Pada keadaan yg diberikan, seluruh sifat sistem tetap. Saat nilai dari perubahan sifat apapun, sistem pada keadaan berbeda. Mempelajari kebutuhan untuk menspesifikasi 2 sifat intensif yg tidak tergantung untuk menetapkan keadaan zat murni yg ada dalam fase tunggal..
27
Ref.1
What is a Process ?
In the previous lesson, we defined a state as the condition of a substance or system that is determined by its properties. (keadaan merupakan kondisi zat/sistem yg ditentukan oleh sifat-sifatnya)
We also learned that when the value of a property of the system changes, the system is in a different state. This is called a process. (kapan nilai dari sifat perubahan-perubahan sistem, sistem ada dalam keadaan berbeda. Hal ini disebut proses) Proses – urutan prosedur-prosedur yg tidak tergantung dan terkait yang mengkonversikan input menjadi output.
28
Ref.1
14
07/09/2011
What is a Process Path ?
A process path_ path_alur proses yaitu sederet keadaan, dimana sistem melewati dan bergerak dari keadaan awal ke keadaan akhir.
Final State
Compressed Process P-V Diagram
Initial State
29
Ref.1
Special Types of Processes
Disini kami pempelajari suatu proses, dimana satu sifat tetap konstan sepanjang berlangsungnya suatu proses dari keadaan awal hingga keadaan akhir.
Ada 3 tipe proses yaitu: Isothermal - constant temperature Isobaric - constant pressure Isochoric - constant volume
Initial State
30
Final State
Ref.1
15
07/09/2011
What is a Thermodynamic Cycle ? A cycle_siklus yaitu tipe proses yang sangat khusus, dimana keadaan awal dan keadaan akhirnya sama.
Initial State Final State
Siatu sistem menyempurnakan siklus termodinamis saat sistem tersebut mengalami dua atau lebih proses-proses dan sistem kembali ke keadaan semula. Siklus termodinamis merupakan topik sentral yang akan didiskusikan / dipelajari oleh mahasiswa Teknik Kimia pada mata kuliah ini. 31
Ref.1
What is Equilibrium ?
Equilibrium A system is in equilibrium when no unbalanced potentials or driving forces exist within the system boundary. (Suatu sistem ada dalam kesetimbangan saat tidak ada potensi yang tidak imbang atau daya dorong ada dalam batasan sistem)
The state of an isolated system at equilibrium cannot change. (Keadaan sistem terisolasi pada kesetimbangan yang tidak dapat berubah)
Equilibrium requires that all four of the different types of equilibria exist within the system simultaneously. (kesetimbangan memerlukan bahwa seluruh 4 tipe kesetimbangan yang berbeda ada didalam sistem secara simultan)
32
Ref.1
16
07/09/2011
Four types of equilibria Tipe kesetimbangan
Penjelasan
1. Thermal Equilibrium No temperature driving force (daya dorong temperatur ) exists within the system
Temperatur seluruh sistem sama (uniform), sehingga tidak terjadi transfer panas.
2. Chemical Equilibrium Kecepatan reaksi pembentukan tepat No chemical driving force exists (daya dorong sama dengan kecepatan sebaliknya kimia) within the system 3. Phase Equilibrium No mass transfer driving force (daya dorong perpindahan masa) exists within the system.
Reaksi dimana molekul-molekul bergerak di setiap fase tepat sama dengan molekul yang bergerak ke luar fase itu.
4. Mechanical Equilibrium No unbalanced forces exist within the system. Tidak ada gaya yang tidak seimbang ada didalam sistem 33
Ref.1
What is QuasiQuasi-Equilibrium ?
No system can be in complete equilibrium as it undergoes a real process.
However, some processes are almost in perfect equilibrium throughout the process.
Quasi--Equilibrium Process Quasi
A process during which the system only deviates from equilibrium by an infinitessimal amount.
One example of a quasi-equilibrium process is a piston and cylinder device in which the contents are compressed very slowly.
As the piston compresses the gas inside the cylinder, the pressure inside the gas remains very nearly uniform at all times during the process. So, the system never deviates significantly from mechanical equilibrium. 34
Ref.1
17
07/09/2011
Quasi-Equilibrium, Work-Producing Devices
Quasi-Equilibrium, Work-Producing Devices Deliver the Most Work
35
Ref.1
Lesson Summary_Lesson 1D
Chapter 1, Lesson D – Process, Equilibrium and Properties Mendifinisikan proses sebagai perubahan keadaan dalam keadaan sistem. Suatu process path merupakan rangkaian keadaan bahwa sistem melewatinya sebagaimana hal itu bergerak dari keadaan awal ke keadaan akhir. Mendiskusikan tipe proses dimana satu sifat tetap konstan: isobaric processes (constant pressure), isothermal processes (constant temperature), and isochoric processes (constant volume). Mendifinisikan siklus, yaitu suatu proses dimana keadaan awal dan akhir nya sama. Studi siklus termodinamik adalah bagian terbanyak dari matakuliah ini. Mendiskusikan konsep kesetimbangan. Mempelajari sistem yang dipertimbangkan menjadi kesetimbangan saat tidak ada potensial yang tidak imbang. Mempelajari tipe kesetimbangan yang berbeda termasuk thermal equilibrium, chemical equilibrium, phase equilibrium and mechanical equilibrium. Mendiskusikan proses quasi-equilibrium, yaitu beberapa proses yg bergerak lambat menyimpang secara tidak terbatas dari kesetimbangan. 36
Ref.1
18
07/09/2011
Volume Tekanan, volume, dan temperature yaitu 3 sifat paling penting dalam termodinamika klasik karena mereka merupakan sifat yang mudah diukur Volume
Ruang yang ditempati sistem. Suatu sifat extensif yang penting dari sistem. SI = m3, British = ft3
Sifat yang berhubungan: Molar Volume
Volume sistem per satuan mol molekul didalam sistem . (Intensive)
Specific Volume
Volume sistem per satuan masa molekul didalam sistem . (Intensive)
Density
Masa per satuan volume dari sistem.
37
Ref.1
What is Pressure ? Pressure Gaya per satuan luas yang dikerjakan oleh fluida (gas/cairan) pada permukaan padatan. Gaya tekan bertindak didalam seluruh arah karena penjumlahan dari seluruh tubrukan dari molekul-molekul fluida dengan permukaan padatan. Gaya tekan selalu bekerja pada permukaan dengan arah tegak lurus permukaan. SI Units:
Pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m2 1 atm = 101.325 kPa 1 kPa = 1000 Pa 1 bar = 100 kPa
British Units:
lbf /in2 (psia or psig) 1 psi = 6.895 kPa 1 atm = 14.696 psia
38
Ref.1
19
07/09/2011
Types of Pressure: Definitions Jenis Tekanan
Penjelasan
Pressure
Gaya per satuan luas yang dikerjakan oleh fluida (gas/cairan) pada permukaan padatan.
Absolute Pressure, Pabs
Tekanan yang diukur relatif pada vakum absolut (absolute zero pressure).
Gage Pressure, Pgage Tekanan lebih besar dari atmosferik yang diukur relatif dengan tekanan atmosfir. Tekanan Gage merupakan perbedaan antara tekanan absolut dan tekanan atmosfir: Pgage = Pabs - Patm Vacuum Pressure, Pvac
Tekanan vakum yaitu kurang dari tekanan atmosferis yang diukur relatif terhadap tekanan atmosferis. Tekanan vakum = tekanan atmosferis – tekanan absolut: Pvac = Patm - Pabs
39
Gage Pressure
Vacuum Pressure
Absolute Pressure 40
20
07/09/2011
Alat Ukur Tekanan
Barometer
Manometer
Untuk mengukur tekanan didasar tangki yang berisi fluida pada ketinggian tertentu (h), dimana tekanan didasar tangki lebih besar dari tekanan di permukaan. Alat ukur yang paling sederhana untuk menetapkan perbedaan tekanan yang sedang
Differential Manometer
Untuk mengukur perbedaan tekanan diantara dua titik
41
Ref.1
42
Ref.1
21
07/09/2011
Tipe Alat Ukur Tekanan
Bourdon Tube Pressure Gauge (C-type) Pressure Transducers
Pressure Gauge = 8.5
Pressure Gauge = 0 Pressure Gauge = 0 43
Ref.1
Dead-weight gauge
44
Ref.2
22
07/09/2011
45
Ref.2
46
Ref.2
23
07/09/2011
The Concepts Concepts of Temperature We think of temperature as the numerical measurement of "hotness" or "coldness". Zeroth Law of Thermodynamics
states that if two objects are in thermal equilibrium with a third object then they are equilibrium with each other. This law may seem obvious but it very important because it allows the temperature of an object to be determined by calibrating it with an object of known temperature.
Thermometers
are common temperature measuring devices that are based on the zeroth law of thermodynamics.
Thermocouples
are electrical devices in which two different metals are bonded. A small electrical potential, called a junction potential, is created by the junction between the two metals. The junction potential increases with increasing temperature. Both thermometers and thermocouples must be calibrated using substances at known temperatures, like the normal boiling point and melting point of water.
47
Thermocouples
48
Ref.1
Thermometers
Ref.1
24
07/09/2011
Without realizing its significance, Galileo (ca 1630) developed a crude thermometer .
Fahrenheit (1715); measured temperature by expansion of a fluid (mercury).
Celsius (1742) defined 0oC as the melting point of ice; 100oC as the boiling point of water; with a scale in between linear with expansion of fluid – why?
Lavoisier (1780) realized that matter is composed of discrete atoms and molecules.
Dalton (1808), temperature interpreted as a measure of particle speed (gas) or vibration (solid).
Ref. 1
49
Relation among temperature scales Celsius
50
Kelvin
Fahrenheit
Rankine
Ref.2
25
07/09/2011
Absolute Zero Temperature •Kelvin (ca 1885) introduced the notion of the absolute zero temperature, where all atomic motion stops: T(K) = T(oC ) + T0; absolute zero is 0 K or -T0oC . How to determine T0 ?
T,oC
Solid CO2 x
0
Boiling water X Ice x
-273=T0 pgas
0 51
Absolute zero = - 273
oC
Gas Termometer Column Area = AC
~ 1.6 m
Tubing, vol = Vt
Relief valve
n1 Reservoir
Flask Vol = VF Oil
52
Heater
26
07/09/2011
Lesson Summary_Lesson 1E Chapter 1, Lesson E – Volume, Pressure and Temperature Mendifinisikan proses sebagai perubahan keadaan sistem. Proses path yaitu rangkaian keadaan sistem yang bergerak dari keadaan awal ke keadaan akhir. Mendiskusikan tipe proses dimana satu sifat tetap konstan: a.l. isobaric processes (constant pressure), isothermal processes (constant temperature), and isochoric processes (constant volume). Mendifinisikan siklus, yaitu suatu proses dimana keadaan awal dan akhir nya mencapai titik yang sama. Mendiskusikan konsep kesetimbangan dan sistem yang dipertimbangkan menjadi kesetimbangan saat tidak ada potensial yang tidak imbang. Mempelajari tipe kesetimbangan yang berbeda termasuk thermal equilibrium, chemical equilibrium, phase equilibrium and mechanical equilibrium. Mendiskusikan proses quasi-equilibrium, yaitu beberapa proses yg bergerak lambat menyimpang secara tidak terbatas dari kesetimbangan. Mempelajari tekanan, alat ukur tekanan dan konsep temperature sebagai ukuran numerik dari panas dan dingin, serta hubungan diantara skala temperatur, dan absolute zero temperature.
53
Ref.1
References 1.
http://www.learnthermo.com/T1-tutorial/ch01/intro.php
2.
J. M. Smith, H.V. Van Ness and M. M. Abbott, “Introduction to chemical engineering thermodynamics”, 6th ed., The McGraw-Hill Companies, Inc., New York , 2001.
54
27
