C. MAKSUD PERCOBAAN
Menentukan nilai koefisien difusi asam oksalat dan membuat grafik hubungan antara konsentrasi asam oksalat dengan waktu yang digunakan untuk difusi
D. DASAR TEORI
Proses difusi adalah proses transfer massa yang dipengaruhi gaya dorong (“driving force”). Transfer massa adalah gerakan-gerakan molekul atau elemen fluida yang disebabkan oleh gaya pendorong. Yang termasuk transfer massa adalah difusi molekuler dan difusi olakan. Difusi molekuler adalah transfer massa yang disebabkan oleh gerakan-gerakan molekul secara acak dalam fluida diam. Sedangkan difusi olakan adalah transfer massa yang dibantu oleh dinamika aliran.
Difusivitas cairan bergantung pada konsentrasi, temperatur, tekanan dan kecepatan alirannya.
Difusivitas molekuler merupakan gerakan dari molekul secara individual melewati suatu zat yang disebabkan oleh energinya. Dengan adanya penurunan tekanan, jumlah tumbukan akan berkurang, sehingga kecepatannya akan berkurang. Demikian pula dengan adanya penambahan temperatur akan menyebabkan gerakan molekul bertambah cepat. Difusivitas larutan encer dan non elektrolit dapat diperkirakan dengan persamaan Wilke dan Chang berikut:
( )
6 , 0
3 , 0 8
. 10 .
. 4 , 7
A B B
AB V
T D M
−
= dimana :
DAB = difusivitas zat cair, cm2/detik.
30 T = suhu absolut, oK
= viskositas larutan, poise
VA = volume molar zat terlarut di dalam zat cair pada titik didih normalnya, cm3/gmole.
B = parameter assosiasi pelarut MB = berat molekul pelarut
Mekanisme terjadinya difusi dari sistim biner (dua komponen) adalah karena adanya fluks massa yaitu banyaknya komponen baik dalam satu satuan waktu. Fluks massa disini adalah sebagai gaya pendorong yang menimbulkan tenaga potensial untuk memindahkan komponen ke arah konsentrasi yang lebih rendah. Gaya dorong ini mengubah kondisi sistim menuju kesetimbangan sampai dimana konsentrasi semua bagian dari sistim sama.
Hubungan dasar difusi molekuler yaitu fluks molar relatif terhadap kecepatan rata-rata molar pertama kali ditemukan oleh Fick untuk sistim isothermal dan isobarik, yaitu:
dx D dC JAK =− AB A dimana :
JAX = fluks molar A dalam arah X relatif dalam kecepatan molar rata-rata (gmol/cm2dt).
DAB = koefisien difusi untuk komponen A yang mendifusi melalui komponen B (cm2dt).
dCA/dx = gradien konsentrasi dalam arah x (gmol/cm4) E. PELAKSAAN PERCOBAAN
1. Bahan
Bahan yang digunakan yaitu asam oksalat, air, larutan NaOH, Aquadest, dan Indikator
2. Alat
a. Alat utama
31
Gambar 6.1. Rangkaian alat difusivitas integral Keterangan gambar :
1. Bejana penyimpan air 4. Bahan isian 2. Pipa plastik 5. Pipa kapiler 3. Katup pengatur aliran
b. Alat bantu yang digunakan
a.) Bejana difusi c.) Alat suntik e.) Alat titrasi b.) Piknometer d.) Timbangan
3. Cara kerja
a. Hitung volume pipa kapiler dari berat dan densitas aquadest.
b. Standardisasi NaOH mengguakan asam oksalat, dengan jalan titrasi.
a.) si pipa kapiler dengan asam oksalat, usahakan tidak ada gelombang udara.
Kemudian tuangkan ke dalam erlenmeyer.
b.) Titrasi asam oksalat dengan larutan NaOH. Catat volume NaOH yang dibutuhkan.
c. Pipa kapiler diisi dengan asam oksalat (X1), kemudian susun dalam bejana difusi.
d. Air dialirkan ke dalam bejana difusi sampai over flow, dan pada saat itu sebagai t
= 0, kemudian setiap selang waktu t menit pipa kapiler diambil dan asam oksalat di titrasi dengan larutan NaOH.
e. Pipa kapiler yang telah kosong tadi diisi dengan asam oksalat (X2) dan lakukan langkah 3a dan 3b.
f. Susunlah pipa kapiler di bejana difusi, setelah pipa kapiler diisi larutan asam oksalat X2 sampai penuh.
g. Asam oksalat dititrasi seperti langkah 4b.
32 BAB VII
PERCOBAAN KOEFISIEN TRANSFER MASSA
A. KOMPETENSI
Mampu merangkai alat dan menjalankan proses transfer massa padatan ke dalam gas, mampu melakukan pengukuran variabel-variabel untuk menentukan besarnya koefisien transfer massa padatan dalam gas
B. SUBSTANSI KAJIAN
Penentuan koefisien transfer massa padatan dalam gas C. MAKSUD PERCOBAAN
Mengukur koefisien transfer massa padat–gas (kapur barus - udara) pada berbagai tinggi tumpukan padatan (kapur barus).
D. DASAR TEORI
Transfer massa adalah gerakan perpindahan suatu komponen dalam suatu fase ke fase lain. Adanya gerakan komponen tersebut disebabkan oleh gaya pendorong (driving force) yang berupa gradien konsentrasi dari komponen dalam suatu fase. Gaya pendorong ini cenderung merubah kondisi sistim menuju kesetimbangan, dimana konsentrasi disemua bagian dari sistim sama.
Dengan memperhitungkan waktu yang ditempuh selama transfer massa, sehingga kecepatan transfer massa karena gaya pendorong dapat didefinisikan sebagai berikut:
Kecepatan = (perubahan tekanan) x (daya hantar) Daya hantar = (luas) x (koefisien transfer massa)
Disini hanya dibahas transfer massa sistim gas-solid yang dibatasi pada keadaan statis.
Pada keadaan steady state, kecepatan perpindahan massa dari zat padat ke dalam gas dapat dinyatakan dengan persamaan :
)
(C C
dt KC dN
e
a −
= dimana :
dt =
dN kecepatan zat padat yang hilang per satuan waktu (gmol/cm3 det)
33
KCa = koefisien perpindahan massa volumetrik (det-1) Ce = konsentrasi jenuh zat padat pada interface (gmol/cm3)
Dengan menganggap diameter zat padat tetap pada elemen volume tertentu, maka persamaan menjadi:
KCa =
) ln(
a s
s
C C
C L
G
−
Jika kecepatan perpindahan massa zat padat ke fase gas equivalen dengan pengurangan berat zat padat tiap satuan waktu maka :
G.A (Cz – C4) = t
m
dimana jika C4 = 0 maka didapat : G.A.Cz =
t
m
Persamaan di atas disubstitusikan ke persamaan lain didapat : KCa =
t A G C m
C L
G
s s
. . ln
Notasi:
A = luas penampang tabung cm2 B = konstanta
C = konsentrasi zat padat setiap saat, gmol/cm3 Cs = konsentrasi jenuh zat padat, gmol/cm3 c = konstante
Dg = difusivitas, cm2/det Dt = diameter tabung gelas, cm Ds = diameter zat padat, cm
G = kecepatan linier gas masuk, cm/det
KCa = koefisien transfer massa volumemetris, det-1 L = tinggi tumpukan zat padat dalam tabung, cm m = mol zat padat yang tersublimasi , gmol
N = banyaknya zat padat yang terbawa aliran gas, gmol/det t = waktu sublimasi
W = massa zat padat, gram
34 E. PELAKSAAN PERCOBAAN
1. Bahan
Bahan yang digunakan yaitu kapur baru dan udara 2. Alat
Gambar 7.1.Rangkaian alat proses perpindahan massa Keterangan gambar:
1. Tabung gelas 3. Kompresor 2. Tumpukan padatan 4. Statif 3. Cara kerja:
a. Merangkai alat seperti pada gambar.
b. Masukkan kapur barus ke dalam tabung gelas dengan ketinggian 3 cm. timbang kapur barus (sebagai berat awal).
c. Masukkan lagi kapur barus ke dalam tabung gelas dan hidupkan kompresor sehingga menjadi aliran udara yang akan menyublimasi kapur barus.
d. Setiap selang waktu tertentu matikan kompresor dan kapur barus ditimbang sebagai berat akhir. Lakukan percobaan 5 kali untuk selang waktu tertentu.
e. Ulangi langkah nomor 2 sampai dengan 4 untuk tinggi tumpukan kapur barus 5 cm dan 7 cm.
f. Ukur diamater tabung dan catat perubahan massa kapur barus awal dan akhir
35 BAB VIII
PERCOBAAN PENGERINGAN
A. KOMPETENSI
Mampu merangkai alat dan menjalankan proses pengeringan dan mampu melakukan pengukuran variable variable untuk menentukan nilai koefisien kecepatan pengeringan.
B. SUBSTANSI KAJIAN