MAKALAH KIMIA FISIKA. docx 1

MAKALAH KIMIA FISIKA

KELOMPOK 4 :

1. RIDLO WILDANI A (5213416013)

2. MOH. ARIK ARDIANTA (5213416021)

3. DEVINDA RAHMADHANI (5213416023)

4. AYU NUR PERMADHINI (5213416036)

JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ilmiah tentang limbah dan manfaatnya untuk masyarakat.

Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.

Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ilmiah ini.

Akhir kata kami berharap semoga makalah tentang ini dapat memberikan manfaat terhadap pembaca.

Semarang, Maret 2017

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

... 2

DAFTAR ISI

... 3

LANDASAN TEORI

... 4

2.1 KONSEP KIMIA FISIKA ……….. 4

2.2 GAS ……… 4

2.2.1 Jenis Gas ……….. 4

2.2.2 Perbedaan gas ideal dan nyata ………. 5

2.2.3 Persamaan gas ideal dan nyata ……… 5

2.3 TEORI KINETIK GAS ……… 6

2.3.1 Kecepatan molekul ………. 6

2.3.2 Frekuensi Tabrakan ……… 7

2.3.3 Viskositas Gas ………. 8

2.3 TEORI TUMBUKAN ………... 8

2.4.1 Pengertian Teori Tumbukan ……….. 8

2.4.2 Penjelasan teori tumbukan ……… 8

2.4.3 Jenis-Jenis Tumbukan ……….. 9

2.5 GAS ALAM CAIR ……… 12

2.5.1 Pengertian Liquified Natural Gas ………. 12

2.5.2 Manfaat Liquified Natural Gas ………... 13

JAWABAN PERTANYAAN PEMICU ……….. 15

KESIMPULAN ……… 24

LANDASAN TEORI

2.1 KONSEP KIMIA FISIKA

Kimia fisika adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek fisika dari materi dan energi serta mekanisme perubahannya. Pada umumnya dalam perguruan tinggi membagi kimia fisika menjadi beberapa bidang, yaitu termodinamika, kinetika, dan kuantum. Termodinamika kimia mempelajari tentang hukum-hukum dasar termodinamika. Sementara kinetika merupakan bidang yang mempelajari tentang aspek proses perubahan suatu materi dalam sebuah reaksi atau interaksi lain. Selain itu dalam kinetika juga dipelajari tentang teknik penentuan mekanisme dalam reaksi. Selain itu termodinamika membahas tentang arah spontanitas suatu reaksi kimia dan aspek energi yang berpengaruh di dalamnya.

2.6 GAS

Gas yang memiliki molekul yang dipantulkan satu sama lain (dalam wadahnya) dan dimana gaya antarmolekul yang bekerja antara molekul tidak bersentuhan satu sama lain diabaikan.

2.2.1 Jenis Gas a. Gas Ideal

Gas ideal didefinisikan sebagai salah satu di mana semua tumbukan antara atom atau molekul bersifat elastis sempurna dan di mana tidak ada kekuatan menarik antarmolekul. Sesuatu dapat memvisualisasikannya sebagai kumpulan bola sempurna keras yang bertabrakan tetapi dinyatakan tidak berinteraksi satu sama lain. Dalam gas seperti itu, semua energi internal dalam bentuk energi kinetik dan perubahan energi internal disertai dengan perubahan suhu.

Gas ideal merupakan gas yang memenuhi asumsi-asumsi berikut.

1. Suatu gas terdiri atas molekul-molekul yang disebut molekul. Setiap molekul identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya.

2. Molekul-molekul gas ideal bergerak secara acak ke segala arah. 3. Molekul-molekul gas ideal tersebar merata di seluruh bagian.

5. Tidak ada gaya interaksi antarmolekul; kecuali jika antarmolekul saling bertumbukan atau terjadi tumbukan antara molekul dengan dinding.

6. Semua tumbukan yang terjadi baik antarmolekul maupun antara molekul dengan dinding merupakan tumbukan lenting sempurna dan terjadi pada waktu yang sangat singkat (molekul dapat dipandang seperti bola keras yang licin).

persamaan keadaan untuk gas sempurna, yang mencakup hukum Boyle, Charles, dan prinsip Avogadro:

b. Gas Nyata

Gas nyata tidak memenuhi hukum gas sempurna kecuali jika p→0. Penyimpangan dari hukum tersebut terutama pada tekanan tinggi dan suhu rendah, khususnya jika gas berada dalam keadaan tepat akan berkondensasi menjadi cairan. Penyimpangan ini disebabkan oleh adanya interaksi antar molekul yang berupa gaya tolak antar molekul yang membantu ekspansi dan gaya tarik yang membantu kompresi.

2.2.2 Perbedaan gas ideal dan nyata

1. Gas ideal tidak memiliki gaya antarmolekul dan molekul gas dianggap sebagai partikel titik. Sebaliknya molekul gas nyata memiliki ukuran dan volume. Selanjutnya mereka memiliki gaya antarmolekul.

2. Gas ideal tidak dapat ditemukan dalam kenyataan. Tapi gas berperilaku dengan cara ini pada suhu dan tekanan tertentu.

3. Gas cenderung berperilaku sebagai gas nyata dalam tekanan tinggi dan suhu rendah. Gas nyata berperilaku gas sebagai ideal pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

4. Gas ideal dapat berhubungan dengan persamaan PV = nRT = NKT, sedangkan gas nyata tidak bisa. Untuk menentukan gas nyata, ada persamaan jauh lebih rumit.

2.2.3 Persamaan gas ideal dan nyata

Terdapat beberapa persamaan keadaan yang dapat menjelaskan perilaku dari gas nyata, salah satunya adalah persamaan Van der Waals gaya tarik antar molekul diperhitungkan dengan memandang bahwa gaya tarik ini menyebabkan molekul berperilaku sebagai bola kecil tetapi dapat saling terjadi penetrasi. Volume molekul yang tidak nol menunjukkan secara tidak langsung bahwa molekul tidak bergerak dalam volume V tetapi terbatas pada volume yang lebih kecil V – nb, dimana nb kira-kira adalah volume total yang ditempati oleh molekul sendiri :

2.3 TEORI KINETIK GAS

Menurut teori kinetika gas, suhu, tekanan, lintasan bebas rata-rata dan viskositas gas merupakan perwujudan dari gerak molekul gas. Suhu adalah ukuran energi kinetika molekul, tekanan berasal dari gaya molekul yang menabrak dinding bejana, viskositas mewakili perpindahan momentum oleh gerak molekul, dan difusi adalah perpindahan massa molekul. Teori kinetika gas didasarkan pada tiga asumsi dasar :

 Gas mengandung sejumlah besar molekul yang massanya m dan diameternya d yang bergerak acak tanpa henti.

 Ukuran molekul sangat kecil dibandingkan dengan jarak antar molekul

 Molekul merupakan bola pejal yang bergerak dalam garis lurus, tidak berinteraksi satu sama lain, kecuali bahwa molekul bertabrakan secara elastis ketika jarak antar pusanya sama dengan d.

2.3.1 Kecepatan molekul

Dikenal sebagai distribusi Maxwell-Boltzmann dari kecepatan molekul yang dapat diturunkan tanpa menganggap arah geraknya. Probabilitas bahwa molekul memiliki komponen kecepatan dalam rentang vx sampai vx + dvx, vy sampai vy +dvy dan vz sampai vz +

dvz adalah

Kerapatan yang diarsir mewakili probabilitas memiliki setiap kecepatan. Untuk distribusi kecepatan molekul, probabilitas total memiliki nilai dalam kulit yang tebalnya dv dan jejari v dihitung.

f(vx,vy,vz)dvxdvydvz = f(vx)f(vy)f(vz) dvxdvydvz

Probabilitas f(v)dv dimana molekul memiliki kecepatan dalam rentang v + dv adalah jumlah probabilitas dimana molekul terletak dalam sembarang elemen volume dvxdvydvz dalam kulit bola berjari-jari v.

2.3.2 Frekuensi tabrakan

Frekuensi tabrakan Z adalah jumlah tabrakan rata-rata per satuan waktu yang dilakukan oleh satu molekul. Untuk tabrakan antara tipe molekul yang berbeda, kecepetan relatif rata-rata adalah:

Dimana µ adalah massa tereduksi. Massa tereduksi terjadi ketika gerak relatif molekul diperhitungkan. Untuk molekul yang identik, µ = ½ m, sehingga

´ v=´v

√

2

Dengan demikian, frekuensi tabrakan adalah z=

√

2πd2_{´v N}

Frekuensi tabrakan z memberikan jumlah tabrakan yang dialami oleh satu molekul tunggal. Frekuensi tabrakan total, laju tabrakan antara semua molekul dalam gas, dapat diperoleh dengan mengalikan z dengan ½N (faktor ½ menjamin tabrakan A . . A’ dan A’ . . A dihitung sebagai satu). Dengan demikian, densitas tabrakan Z, jumlah total tabrakan per satuan waktu per satuan volume, adalah

ZAA=1 dengan densitas jumlahnya dengan tetapan avogadro:

CANA = N

2.3.3 Viskositas gas

Pada persamaan perpindahan momentum : τ_yx=−η

ρ

d(ρvx) dy

Difusivitas momentum dinyatakan viskositas η dibagi dengan densitas ρ. Besaran ini dalam mekanika fluida sering disebut sebagai viskositas kinematika, yang dilambangkan dengan ν. Maka persamaan viskositas kinematika :

η=-τ_xy

2.4.1 Pengertian Teori Tumbukan

Teori tumbukan adalah penjelasan kualitatif tentang bagaimana reaksi kimia berlangsung dan mengapa laju reaksi dapat berbeda untuk reaksi yang berbeda. Teori tumbukan diusulkan oleh Max Trautz pada tahun 1916. Teori ini menyatakan bahwa ketika partikel reaktan bertumbukan satu sama lain, hanya beberapa persen tumbukan saja yang menyebabkan perubahan kimia yang dikenal sebagai tumbukan yang berhasil.

2.6.1 Penjelasan teori tumbukan

Tumbukan yang berhasil mempunyai cukup energi yang dikenal sebagai energi aktivasi, pada saat itu berlangsung pemutusan ikatan sekaligus pembentukan ikatan baru. Proses tersebut menghasilkan produk reaksi. Meningkatkan konsentrasi reaktan atau menaikan suhu berakibat meningkatnya tumbukan, sehingga berakibat juga pada naiknya jumlah tumbukan yang berhasil yang akhirnya meningkatkan laju reaksi. Ketika katalis dilibatkan pada tumbukan antar molekul reaktan, maka energi yang dibutuhkan untuk melangsungkan reaksi kimia semakin kecil. Oleh karena itu, banyaknya tumbukan yang mempunyai energi yang cukup untuk melangsungkan reaksi, dan akhirnya laju reaksi meningkat.

Pada laju reaksi, energi aktivasi, kecepatan, contoh grafik kimia, reaksi kimia terjadi sebagai akibat tumbukan antara molekul-molekul. Jumlah tumbukan antara molekul-molekul per satuan waktu disebut frekuensi tumbukan. Besar frekuensi tumbukan ini dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain:

1. Konsentrasi 2. Suhu

Semakin besar konsentrasi suatu larutan, semakin banyak pula molekul yang terkandung di dalamnya. Dengan demikian, semakin sering terjadi tumbukan di antara molekul-molekul tersebut. Hal itu berarti hanya sebagian dari tumbukan molekul yang menghasilkan reaksi. Keadaan itu didasarkan pada 2 faktor, yaitu:

1. Hanya molekul-molekul yang lebih energik yang akan menghasilkan reaksi sebagai hasil tumbukan.

2. Kemungkinan suatu tumbukan tertentu untuk menghasilkan reaksi kimia tergantung dari orientasi molekul yang bertumbukan.

Energi minimum yang harus dimiliki molekul untuk dapat bereaksi disebut energi pengaktifan (Ea). Berdasarkan teori kinetik gas, molekul-molekul gas dalam satu wadah tidak mempunyai energi kinetik yang sama, tetapi bervariasi seperti ditampilkan pada gambar di bawah ini.

Pada suhu yang lebih tinggi (T2), fraksi molekul yang mencapai energi pengaktifan

sebesar x2, distribusi energi melebar. Energi kinetik molekul rata-rata meningkat dengan

kenaikkan suhu sehingga lebih banyak molekul yang memiliki energi lebih besar dari energi pengaktifan. Akibatnya, reaksi makin sering terjadi dan laju reaksi juga semakin meningkat.

Laju reaksi kimia tergantung pada hasil kali frekuensi tumbukan dengan fraksi molekul yang memiliki energi sama atau melebihi energi pengaktifan. Karena fraksi molekul yang teraktifkan biasanya sangat kecil, maka laju reaksi jauh lebih kecil daripada frekuensi tumbukannya sendiri. Semakin tinggi nilai energi pengaktifan, semakin kecil fraksi molekul yang teraktifkan dan semakin lambat reaksi berlangsung. Perhatikan contoh reaksi berikut.

Menurut pengertian teori tumbukan, selama tumbukan antara molekul A2 dan B2 (dianggap)

ikatan A–A dan B–B putus dan terbentuk ikatan A–B. Pada gambar 2. ditunjukkan bahwa anggapan itu tidak selamanya berlaku untuk setiap tumbukan.

2.4.3 Jenis-Jenis Tumbukan

a. Tumbukan Lenting Sempurna (Perfectly Elastic Collision)

Tumbukan lenting sempurna terjadi antara dua benda jika gaya yang bekerja pada kedua benda merupakan gaya konservatif sehingga energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama.

b. Tumbukan Lenting Sebagian

Kebanyakan benda-benda yang ada di alam mengalami tumbukan lenting sebagian, di mana energi kinetik berkurang selama tumbukan. Oleh karena itu, hukum kekekalan energi mekanik tidak berlaku. Besarnya kecepatan relatif juga berkurang dengan suatu faktor tertentu yang disebut koefisien restitusi. Bila koefisien restitusi dinyatakan dengan huruf e, maka derajat berkurangnya kecepatan relatif benda setelah tumbukan dirumuskan sebagai berikut :

Skema tumbukan lenting sebagian

Coba kita perhatikan gamabr diatas. Kecepatan bola sesaat sebelum tumbukan adalah v1 dan sesaat setelah tumbukan v1. Berdasarkan persamaan gerak jatuh bebas, besar kecepatan bola memenuhi persamaan :

Untuk kecepatan lantai sebelum dan sesudah tumbukan sama dengan nol (v2 = v’2 = 0). Jika arah ke benda diberi harga negatif, maka akan diperoleh persamaan sebagai berikut:

c. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali

Pada tumbukan jenis ini, kecepatan benda-benda sesudah tumbukan sama besar (benda yang bertumbukan saling melekat). Misalnya, tumbukan antara peluru dengan sebuah target di mana setelah tumbukan peluru mengeram dalam target. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2

v’1 = v’2 = v’ maka m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v’

d. Tumbukan tidak lenting sama sekali yang terjadi antara dua benda

keceptan cukup besar, misalnya kecepatan peluru. Prinsip kerja ayunan balistik berdasarkan hal-hal berikut:

→Penerapan sifat tumbukan tidak lenting. m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v’

m1v1 + 0 = (m1 + m2) v’

→Hukum kekekalan energi mekanik ½ (m1 + m2) (v’)2 = (m1 + m2) gh

Jika persamaan pertama disubtitusikan ke dalam persamaan kedua, maka diketahui kecepatan peluru sebelum bersarang dalam balok.

Skema ayunan balistik

2.5 GAS ALAM CAIR

2.5.1 Pengertian Liquified Natural Gas

Gas alam cair Liquefied Natural Gas (LNG) merupakan gas

alam yang telah diproses untuk menghilangkan impuritas atau zat pengotor dan hidrokarbon fraksi berat yang kemudian dikondensasikan menjadi cairan pada tekan atmosfer dengan didinginkan sekitar -160o_{C. Proses pendinginan (refrigeration process) digunakan untuk}

mengkondensasi gas alam. Proses pendinginan ini biasanya disertai dengan proses menghilangkan air, karbondioksida, hidrogen sulfida dan bahan/unsur pengotor lainnya. Proses pengubahan gas alam menjadi gas alam cair (LNG) dilakukan untuk menghemat ruang, karena 610 kaki kubik gas alam dapat diubah menjadi 1 kaki kubik LNG. Mengkonversi gas alam menjadi LNG membuat kita lebih mudah untuk menyimpan dan lebih mudah untuk mengangkut disaat jaringan pipa tidak tersedia.

1. Sifat-Sifat Tentang Liquified Natural Gas

a. LNG adalah bahan bakar cair yang bening yang akan mendidih pada suhu -160o_C,

oleh karena itu penyimpanannya harus lebih rendah dari pada suhu didihnya tersebut. b. LNG lebih ringan daripada air, jika LNG bercampur dengan air maka LNG dengan

cepat mengapung dan berada diatas permukaan air.

c. Uap dari LNG lebih berat dari udara, ketika LNG mendidih dan menguap maka uapnya tidak akan terbang keatas melainkan melayang diatas permukaan tanah.

d. Uap dari LNG berwarna putih dan bisa terlihat, berbeda dengan bentuk cairnya yang bening.

e. ketika LNG dicampur dengan air akan terjadi ledakan – ledakan kecil yang tidak menimbulkan api

f. LNG tidak dapat terbakar, hanya dalam bentuk uap LNG dapat terbakar.

g. Ketika material biasa terkena LNG maka material tersebut menjadi rapuh dan pecah. Maka dari itu untuk penyimpanannya membutuhkan material khusus yang tahan dengan suhu ekstrim dingin dari LNG.

h. Uap LNG yang berada di udara hanya bisa terbakar jika konsentrasi uap LNG di udara sebanyak 5% sampai 15%. Jadi jika uap LNG di udara terlalu sedikit atau terlalu banyak maka tidak akan terbakar.

2.5.2 Manfaat Liquified Natural Gas

Sebagai energi gas alam cair komoditas ekspor salah satu manfaat LNG (Liquified Natural Gas). Gas alam cair Liquefied Natural Gas (LNG) adalah gas alam yang telah diproses untuk menghilangkan ketidakmurnian dan hidrokarbon berat dan kemudian dikondensasi menjadi cairan pada tekan atmosfer dengan mendinginkannya sekitar -160° Celcius. LNG ditransportasi menggunakan kendaraan yang dirancang khusus dan ditaruh dalam tangki yang juga dirancang khusus. LNG memiliki isi sekitar 1/640 dari gas alam pada Suhu dan Tekanan Standar, membuatnya lebih hemat untuk ditransportasi jarak jauh di mana jalur pipa tidak ada. Ketika memindahkan gas alam dengan jalur pipa tidak memungkinkan atau tidak ekonomis, dia dapat ditransportasi oleh kendaraan LNG. Dibandingkan dengan minyak mentah, pasar gas alam cair relative lebih kecil. Saat ini teknologi manusia juga telah mampu menggnakan gas alam untuk air conditioner (AC), seperti yang digunakan di bandara Bangkok, Thailand dan beberapa bangunan gedung perguruan tinggi di Australia.

1. Bidang industri digunakan sebagai sumber panas untuk menghasilkan barang-barang. Selain itu sebagai bahan membuat pupuk, tinta, plastik, cat, detergen, pencegah serangga dan lain-lain.

2. Kegunaan domestik digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak dan pemanas. Di beberapa negara gas alam disediakan untuk rumah-rumah disalurkan menggunakan pipa yang digunakan untuk pengering pakaian, pemanas/pendingin ruangan, pemanas air, bahan bakar kompor, AC.

3. Listrik Gas alam juga dapat digunakan untuk meciptakan listrik melalui penggunaan turbin gas dan turbin uap. Pembakaran gas alam lebih bersih daripada minyak dan batubara sehingga dapat menghasilkan listrik dengan lebih efisien dan emisi yang lebih rendah.

JAWABAN PERTANYAAN PEMICU

1. 2.

Udara merupakan gas nyata. Gas nyata tidak mematuhi hukum gas ideal pada semua keadaan suhu dan tekanan.

a. sifat yang membedakan antara gas nyata dan gas ideal, yaitu:

-Interaksi antarmolekul. Gas nyata melakukan gaya tarik dan gaya tolak antarmolekul, sedangkan gas sempurna tidak.

-Volume molekul. Gas sempurna memiliki volume yang dapat diabaikan, sedangkan volume gas nyata memiliki volume yang harus diperhitungkan.

b. Persamaan Van der Waals yang didapatkan dari penurunan persamaan gas ideal dengan memodifikasi persamaan gas ideal dengan cara menambahkan faktor koreksi pada volume dan tekanan.

-Volume

Videal = Veks – nb

Videal = volume gas`ideal

Veks =volume yang terukur pada waktu percobaan

n= jumlah mol gas

b= konstanta Van der Waals - Tekanan

perbedaan sifat antara sebuah molekul gas yang terdapat di dalam gas (A) dengan sebuah molekul yang hampir bertumbukan dengan dinding wadah. Gaya tarik menarik molekul A sama untuk ke segala arah sehingga akan saling menghilangkan. Sedangkan molekul B hampir bertumbukan dengan dinding sehingga gaya tarik menarik antar molekul gas tersebut dengan molekul lain cenderung dapat menurunkan momentum molekul gas tersebut dan akibatnya akan mengurangi tekanan gas tersebut. Oleh karena itu, tekanan gas tersebut akan lebih kecil daripada tekanan gas ideal karena pada gas ideal dianggap tidak terjadi gaya tarik menarik antar molekul.

Makin besar jumlah molekul persatuan volume, makin besar jumlah tumbukan yang dialami oleh dinding wadah serta makin besar pula gaya tarik menarik yang dialami oleh molekul-molekul gas yang hampir menumbuk dinding wadah. Karena itu, faktor koreksi untuk tekanan adalah a(n2/V2) dimana a=konstanta dan n=jumlah mol gas.

Dengan memasukkan kedua faktor koreksi tersebut ke dalam persamaan gas ideal, maka

diperoleh persamaan Van der Waals : { P + ( n

2

a

v2 ) } (V-nb) = nRT Keterangan :

P = Tekanan absolute gas (atm) V = Volume spesifik gas (liter) T = Suhu absolute gas (K) n = Jumlah mol gas

a,b = Konstanta van der Waals

c. Konstanta Van der Waals dari molekul-molekul penyusun udara :

PVm = A + BP + CP2 _{+ DP}3 _{+ …}

T, o_{C A B x 10}2 _{C x 10}2 _{D x 10}4 _{E x 10}12

Nitrogen

-50 18321 -28790 34980 -14470 4657

0 22414 -10512 8626 -6910 1704

100 30619 06662 4411 -3534 09687

200 38824 14763 2775 -2379 07600

Carbon Monoxide

-50 18321 -36874 17900 -17911 6225

0 22414 -14825 9823 -7721 1947

10 30619 04036 4874 -3618 09235

200 38824 13116 3052 -2449 07266

Hydrogen

-50 18312 12027 1164 -1741 1022

0 22414 13638 07851 -1206 07354

200 63447 12974 01003 -01619 01050

H2 0,162 0,0217 0,067

3. Cara menentukan massa molar dari suatu senyawa fluorokarbon. Diketahui : Percobaan 1

Pada percobaan tersebut, tekanan fluorocarbon pada percobaan 2 lebih kecil daripada percobaan 1. Tekanan yang mendekati 0 menandakan hasil percobaan

4. Diketahui :

b. Frekuensi tumbukan molekul N2

´

c. Jalan bebas rata-rata N2

¿138×10

5. Banyaknya tumbukan antar molekul sejenis adalah Za−a=

√

2σvN

Banyaknya tumbukan = Z x t n = ( 23428,78×10−9_s−1

¿×60 = 14,06 x 10-4

Energi Kinetik satu kali tumbukan : 3/2kT=3/2

(

1,381×10−23

₎

₁₀₀₀

=2,07×10−20_J

Energi kinetik transfer = Ek x n = (14,06 x 10-4 _{).( 2,07×10}−20

¿ = 29,10 x 10-24 _J

6. Optimalisasi dan pemilihan proses teknologi pencairan gas alam yang efisien harus mengetahui proses pencairan gas alam yang ada pada saat ini.

a. Keunggulan LNG dibandingkan bahan bakar lain yaitu, hasil pembakarannya memiliki tingkat polusi yang rendah, efisiensi pembakarannya cukup tinggi sehingga mudah dikontrol.

b. Metode proses pencairan gas alam yang ada pada saat ini : Plant 1 - Gas Purification

Proses di Plant 1 adalah pemurnian gas dengan pemisahan kandungan CO2 (Karbon

Dioksida) dari gas alam. Kandungan CO2 tersebut harus dipisahkan agar tidak mengganggu

proses selanjutnya. Pemisahan CO2 dilakukan dengan proses absorbsi larutan Mono Ethanol

Amine (MEA), yang sekarang diganti dengan Methyl De Ethanol Amine (MDEA) produksi Ucarsol. Proses ini dapat mengurangi CO2 sampai di bawah 50 ppm dari aliran gas alam.

Batas maksimum kandungan CO2 pada proses selanjutnya adalah 50 ppm.

Selain CO2, gas alam juga mengandung uap air (H2O) dan Mercury (Hg) yang akan

menghambat proses pencairan pada suhu rendah. Pada Plant 2, kandungan H2O dan Hg

dipisahkan dari gas alam. Kandungan H2O pada gas alam tersebut akan menjadi padat dan

akan menghambat pada proses pendinginan gas alam selanjutnya karena dapat menyumbat pipa dan alat lainnya saat mengalami pembekuan, serta untuk mengurangi masalah karat dan mencegah terbentuknya hidrat. Hidrat adalah senyawa padat berwarna putih yang terbentuk dari reaksi kimia-fisik antara hidrokarbon dan air pada tekanan tinggi dan temperatur rendah yang digunakan untuk mengangkut gas alam melalui jalur pipa. Hidrat mengurangi efisiensi jalur pipa. Untuk mencegah pembentukan hidrat, gas alam bisa diolah dengan glikol, yang melarutkan air secara efisien. Etilena glikol (EG), dietilena glikol (DEG), dan trietilena glikol (TEG) merupakan contoh pelarut untuk pengambilan air. Trietilena glikol (TEG) lebih baik jika dipakai pada proses fasa-uap karena tekanan uapnya yang rendah, yang mengakibatkan sedikit saja kehilangan glikol. Absorber TEG normalnya berisi 6 hingga 12 nampan (tray) bubble-cap untuk melakukan proses absorpsi air.

Cara lain untuk menghilangkan hidrat gas alam adalah dengan menyuntikkan metanol ke dalam jalur gas untuk menurunkan temperatur pembentukan hidrat hingga di bawah temperatur atmosfer. Air juga bisa dikurangi atau diambil dari gas alam dengan memakai adsorben padat seperti saringan molekular atau gel silika.

Pemisahan kandungan H2O (Gas Dehydration) dilakukan dengan cara absorbsi

menggunakan molecullar sieve hingga kandungan H2O maksimum 0,5 ppm. Kandungan

mercury (Hg) pada gas alam tersebut jika terkena peralatan yang terbuat dari aluminium akan terbentuk amalgam. Sedangkan tube pada Main Heat Exchanger 5E-1 yang merupakan alat pendingin dan pencairan utama untuk memproduksi LNG adalah terbuat dari aluminium. Pemisahan kandungan Hg (Mercury Removal) dilakukan dengan cara absorbsi menggunakan adsorben. Bed Mercury Removal yang berisi Sulfur Impregnated Activated Charcoal dimana merkuri akan bereaksi membentuk senyawa HgS, hingga kandungan Hg maksimum 0,1 ppm.

Plant 3 - Fractination

beberapa alat (Deethanizer, Deprophanizer dan Debuthanizer) untuk mendapatkan prophane, buthane dan condensate.

Plant 4 - Refrigeration

Selain penurunan tekanan, proses pencairan gas alam dilakukan dengan menggunakan sistem pendingin bertingkat. Bahan pendingin yang digunakan: Propane dan Multi Component Refrigerant (MCR). MCR adalah campuran Nitrogen, Methane, Ethane, Prophane dan Buthane yang digunakan untuk pendinginan akhir dalam proses pembuatan LNG. Plant 4 menyediakan pendingin Prophane dan MCR. Baik prophane maupun MCR sebagai pendingin diperoleh dari hasil sampingan pengolahan LNG.

Siklus Pendingin Prophane

Cairan prophane akan berubah fase menjadi gas prophane setelah temperaturnya naik karena dipakai mendinginkan gas alam maupun MCR. Sesuai dengan kebutuhan pendinginan bertingkat pada proses pengolahan LNG, kondisi cairan prophane yang dipakai pendinginan ada 3 tingkat untuk MCR dan 3 tingkat untuk gas alam. Gas prophane setelah dipakai untuk pendinginan dikompresikan oleh Prophane Recycle Compresor 4K-1 untuk menaikkan tekanannya, kemudian didinginkan oleh air laut, dan selanjutnya dicairkan dengan cara penurunan tekanan. Demikian siklus pendingin propane diperoleh.

Siklus Pendingin MCR

Cairan MCR berubah fase menjadi gas MCR dengan kenaikan temperatur karena dipakai pendinginan gas alam pada Main Heat Exchanger 5E-1. Gas MCR tersebut dikompresikan secara seri oleh MCR First Stage Compresor 4K-2 dan MCR Second Stage Compressor 4K-3 untuk menaikkan tekanannya. Pendinginan dengan air laut dilakukan pada interstage 4K-2 dan 4K-3 serta pada discharge 4K-3.

Plant 5 - Liquefaction

Pada Plant 5 dilakukan pendinginan dan pencairan gas alam setelah gas alam mengalami pemurnian dari CO2, pengeringan dari kandungan H2O, pemisahan Hg serta pemisahan dari fraksi beratnya dan pendinginan bertahap oleh prophane. Gas alam menjadi cair setelah keluar dari Main Heat Exchanger 5E-1 dan peralatan lainnya selanjutnya ditransfer ke storage tank.

c. Sifat-sifat fisik LNG, salah satunya adalah viskositas.

adalah “ketebalan” atau “pergesekan internal”. Oleh karena itu, air yang “tipis”, memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu yang “tebal”, memiliki viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida tersebut.

Viskositas menjelaskan ketahanan internal fluida untuk mengalir dan mungkin dapat dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseran fluida. Sebagai contoh, viskositas yang tinggi dari magma akan menciptakan statovolcano yang tinggi dan curam karena tidak dapat mengalir terlalu jauh sebelum mendingin, sedangkan viskositas yang lebih rendah dari lava akan menciptakan volcano yang rendah dan lebar. Seluruh fluida (kecuali superfluida) memiliki ketahanan dari tekanan dan oleh karena itu disebut pekat, tetapi fluida yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan dan tegangan disebut fluida idea studi dari bahan yang mengalir disebut Rheologi, yang termasuk viskositas dan konsep yang berlebihan.

d. Metode yang dapat digunakan dalam menentukan viskositas dari LNG yaitu, - Capillory vicometrs

Metode dengan menggunakan alur laju cairan dengan jumlah volume tertentu, - Rotary vicometrs

Menggunakan teknik tenaga putaran kecepatan shulf yang konstan atau kecepatan putaran dari puran,

- Miscellane ous instrumentasi

KESIMPULAN

Gas ideal adalah salah satu dimana semua tumbukan antara atom atau molekul bersifat elastis sempurna dan di mana tidak ada kekuatan menarik antarmolekul. Sedangkan gas nyata tidak demikian. Terdapat hukum-hukum yang mengatur gas ideal maupun gas nyata.

Pemanfaatan dari teori gas dan larutan dalam kehidupan sehari-hari adalah bahan bakar. Bahan bakar dapat berupa bahan bakar minyak maupun bahan bakar alternatif. Dari ketiga plihan antara Biosolar, gas Hydrocarbon, dan Dimetil Eter, DME lah yang paling memenuhi persyaratan sebagai bahan bakar alternatif.

Jumlah tumbukan yang terjadi dipengaruhi oleh kecepatan dari tiap molekul. Hal itu juga mempengaruhi panjang jalan bebas rata-rata yang terjadi. Semakin besar kecepatan akan semakin banyak pula tumbukannya sehingga jalan bebas rerata akan semakin kecil. Disamping itu, viskositas juga mempengaruhi keadaan tersebut karena berhubungan langsung dengan kecepatan molekul suatu zat apabila dipicu dengan kenaikan suhu.

Gas alam cair Liquefied Natural Gas (LNG) merupakan gas alam yang telah diproses untuk menghilangkan impuritas atau zat pengotor dan hidrokarbon fraksi berat yang kemudian dikondensasikan menjadi cairan pada tekan atmosfer dengan didinginkan sekitar -160o_C.

DAFTAR PUSTAKA

 P.W. Atkins and J. De Paula, Physical Chemistry 9th edition. Oxford (2010)

 N. L. Isa, Physical Chemistry 6th edition. McGRAW-Hill (2009)

 Suyono. Tanpa Tahun. TEORI KINETIKA GAS

 P.W. Atkins, Physical Chemistry 8th edition. Oxford University. New York.

 Maron, Samuel. 2002. Fundamentals of Physical Chemistry. New York : Machmillan

Publishing Co. Inc.

 Atkins, P.W. 1993. Kimia Fisika. Edisi ke 4. Diterjemahkan oleh : Kartohadiprojo, Irma. Jakarta :

Erlangga.

 Raharjo, Purwadi. Tanpa Tahun. Kecepatan atom gas dengan distribusi Maxwell-Bolztman

(1).