Chapter 3 PROPERTIES OF PURE SUBSTANCES Thermodynamics: An Engineering Approach Seventh Edition in SI Units Yunus A. Cengel, Michael A. Boles McGraw-Hill, 2011 Chapter 3 PROPERTIES OF PURE SUBSTANCES Lecture Slide: Yosua Heru Irawan

Objectives Memperkenalkan konsep zat murni Proses perubahan fasa diagram property P-v, T-v, and P-T Prosedur penentuan property termodinamika zat murni dari data table properti Persamaan gas ideal dan penggunaan nya

PURE SUBSTANCE Pure substance: sebuah zat yang mempunyai komposisi kimia tetap Udara adalah campuran beberapa gas, tetapi dianggap sebagai zat murni.

PHASES OF A PURE SUBSTANCE The molecules in a solid are kept at their positions by the large springlike inter-molecular forces.

PHASE-CHANGE PROCESSES OF PURE SUBSTANCES Compressed liquid (subcooled liquid): cairan (liquid) Saturated liquid: cairan (liquid) jenuh yg akan menguap At 1 atm and 20°C, water exists in the liquid phase (compressed liquid). At 1 atm pressure and 100°C, water exists as a liquid that is ready to vaporize (saturated liquid).

Saturated vapor: uap jenuh (saat temperatur berkurang maka akan langsung mengembun) Saturated liquid–vapor mixture: Keadaan di mana fase cair dan uap ada bersamaan dalam kesetimbangan. Superheated vapor: uap lanjut (saat temperatur berkurang, upa tidak langsung mengembun) At 1 atm pressure, the temperature remains constant at 100°C until the last drop of liquid is vaporized (saturated vapor). As more heat is transferred, the temperature of the vapor starts to rise (superheated vapor). As more heat is transferred, part of the saturated liquid vaporizes (saturated liquid–vapor mixture).

T-v diagram for the heating process of water at constant pressure.

Saturation Temperature and Saturation Pressure Temperatur di mana air mulai mendidih (tergantung pada tekanan); jika tekanan tetap, begitu juga dg temperatur saturasi nya. Air mendidih pada temperatur 100C dan tekanan1 atm. Saturation temperature Tsat:. Temperatur di mana zat murni berubah fase pada tekanan tertentu Saturation pressure Psat: Tekanan di mana zat murni berubah fase pada temperatur tertentu. The liquid–vapor saturation curve of a pure substance

Latent heat: Jumlah energi yang diserap atau dilepaskan selama proses perubahan fase. Latent heat of fusion: Jumlah energi yang diserap selama peleburan. Ini setara dengan jumlah energi yang dilepaskan selama pembekuan Latent heat of vaporization: Jumlah energi yang diserap selama penguapan dan itu setara dengan energi yang dilepaskan selama kondensasi.. Tekanan atmosfir, temperatur air mendidih nilainya menurun dengan bertambahnya ketinggianketinggian.

PROPERTY DIAGRAMS FOR PHASE-CHANGE PROCESSES

saturated liquid line saturated vapor line compressed liquid region superheated vapor region saturated liquid–vapor mixture region (wet region) At supercritical pressures (P > Pcr), there is no distinct phase-change (boiling) process. Critical point: Titik di mana kondisi saturated liquid dan saturated vapor adalah identik.

PROPERTY TABLES Enthalpy—A Combination Property Untuk sebagian besar zat, hubungan di antara sifat termodinamika terlalu rumit untuk diungkapkan dengan persamaan sederhana. Oleh karena itu, properti sering disajikan dalam bentuk tabel. Enthalpy—A Combination Property The combination u + Pv is frequently encountered in the analysis of control volumes. The product pressure  volume has energy units.

Saturated Liquid and Saturated Vapor States Table A–4: Saturation properties of water under temperature. Table A–5: Saturation properties of water under pressure. A partial list of Table A–4. Enthalpy of vaporization, hfg (Latent heat of vaporization): Jumlah energi yang diperlukan untuk menguapkan satu satuan massa saturated liquid pada temperatur atau tekanan tertentu.

Ex. 3-1    

Ex. 3-3 Diketahui saturated liquid water dengan massa 200 g diubah menjadi uap seluruhnya dengan tekanan konstan 100 Kpa. Hitung : Perubahan volume ? Energi yang diberikan ?    

Saturated Liquid–Vapor Mixture Quality, x : Rasio massa uap ke massa total campuran. Quality is between 0 and 1 0: sat. liquid, 1: sat. vapor. The relative amounts of liquid and vapor phases in a saturated mixture are specified by the quality x.

y v, u, or h.

Ex. 3-4   a. Jika kasus diasumsikan saturated mixture, maka tekanan dalam tank dapat diasumsikan tekanan saturasi (saturation pressure). b. Untuk mencari volume tank, maka harus dicari dulu volume spesifik pada table.

Cara lain mencari volume Dengan cara tentukan dlu kualitas campuran Cara ini digunakan jika kita tidak mengetahui massa masing2 zat

Ex. 3-5 Diketahui bejana ukuran dengan volume 80 L berisi 4 kg refrigerant-134a pada tekanan 160 kPa. Carilah property zat berikut Temperatur Kualitas campuran Enthalpy refrigerant Volume fasa gas a. Pada kasus ini kita tidak tahu apakah refrigerant berada pada kondisi compressed liquid atau superheated vapor atau saturated mixture? Untuk mengetahuinnya kita harus membandingkan specific volume kasus regrigerant dengan specific volume pada tabel  

b. Menentukan kualitas campuran c. Enthalpy dapat diketahui dari table A-12 (refrigerant) pada tekanan saturasi 160 kPa d. Untuk mengetahui volume gas (vapor), maka harus di cari dulu massa gas

Superheated Vapor Di wilayah sebelah kanan garis saturated vapor dan pada temperatur di atas titik kritis, zat dikatakan sebagai superheated vapor Compared to saturated vapor, superheated vapor is characterized by At a specified P, superheated vapor exists at a higher h than the saturated vapor. A partial listing of Table A–6.

Ex. 3-7   Dengan interpolasi linear dapat diketahui

Compressed Liquid The compressed liquid properties depend on temperature much more strongly than they do on pressure. Compressed liquid is characterized by y  v, u, or h A more accurate relation for h A compressed liquid may be approximated as a saturated liquid at the given temperature.

THE IDEAL-GAS EQUATION OF STATE Equation of state : Setiap persamaan yang berhubungan dengan tekanan, temperatur, dan volume spesifik suatu zat Persamaan keadaan yang paling sederhana dan paling dikenal untuk zat dalam fase gas adalah persamaan gas ideal. Persamaan ini memprediksikan perilaku P-v-T suatu gas. Ideal gas equation of state R: gas constant M: molar mass (kg/kmol) Ru: universal gas constant Different substances have different gas constants.

Various expressions of ideal gas equation Mass = Molar mass  Mole number Ideal gas equation at two states for a fixed mass Various expressions of ideal gas equation Real gas dapat diasumsikan sebagai gas ideal dengan jika density rendah. Properties per unit mole are denoted with a bar on the top.

Ex. 3-68    

Ex. 3-70    

Latihan penggunaan Tabel Lengkapi table berikut !!! Identifikasi keadaan atau fasa nya dulu !!!!

Latihan penggunaan Tabel Lengkapi table berikut !!! Identifikasi keadaan atau fasa nya dulu !!!!