LAPORAN TUGAS PRAKTIKUM METODE NUMERIK TEKNIK KIMIA

LAPORAN TUGAS

PRAKTIKUM METODE NUMERIK TEKNIK KIMIA

Getting started with pyhton

Dafid Saputra 3335220061

KELOMPOK:

TGL 25/0 9 /2023 / /2023 / /2023

PARAF

DIKUMPULKAN REVISI PENGUMPULAN REVISI

LABORATORIUM KOMPUTASI PROSES JURUSAN TEKNIK KIMIA – FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

2023

A. Penjelasan Mengenai Soal TUGAS 1

Buat sebuah algoritma dan program sederhana dalam m-file MATLAB untuk menghitung tekanan uap murni (P) untuk senyawa ethyl alcohol dalam rentang temperature 10-75°C, dengan menggunakan persamaan algoritma antoine sbb:

ln P = A – ^𝐵

(𝑇+𝐶 )

Dengan,

T = Temperatur (oC)

P = Tekanan murni (mmHg) Buat grafik P terhadap T

Tujuan dari pertanyaan 1 adalah untuk menghitung tekanan absolut (P) senyawa ethyl alcohol pada rentang suhu tertentu. 10-75°C menurut persamaan Antoine, dengan data berlabel berikut:

A = 6.04494 B = 1554.3 C = 222.265 T = 10 – 75°C

Setelah memasukkan rumus persamaan tadi serta data-data yang sudah diketahui ke pada Spyder & menjalankannya, maka akan dihasilkan grafik tekanan uap murni (P) terhadap temperatur (T).

TUGAS 2

Buat sebuah algoritma dan program sederhana dalam m-file MATLAB untuk

menghitung heat capacity ( 𝐶𝑝 ) untuk senyawa Cyclohexane dalam rentang temperature 300-1000 K, dengan menggunakan persamaan berikut,

𝐶𝑝 = a + bT +cT² + dT^-2

𝑅

Dengan

T = Termperatur (K)

Cp = heat capacity (J/kg.K)

R = universal gas contant(8.314J/mol.K) Buat grafik hubungan Cp terhadap T

Adapun maksud berdasarkan soal 1 ini yaitu buat menghitung heat capacity (𝐶𝑝) buat senyawa Cyclohexane pada rentang temperature 300- 1000 K, menggunakan data yang diketahui menjadi berikut:

T = 1500 K A = -3.876 B = 63.249 x 10^-3 C = -20.928 x 10^-6 D = 0

R = 8.314

Setelah memasukkan rumus persamaan tadi dan data-data yg sudah diketahui ke pada spyder pyhton & menjalankannya, maka akan dihasilkan grafik interaksi heat capacity (Cp) terhadap temperatur (T).

B. Penuruan Rumus

Untuk menghitung tekanan uap murni (P) dari senyawa etyhl alcohol pada rentang temperature 10-75°C memakai persamaan Antoine menjadi

berikut :

ln p = A – ^𝐵 ...

(1)

(𝑇−𝐶)

Langkah pertama yang wajib dilakukan untuk menuntaskan kasus tadi merupakan menghilangkan ln dalam persamaan (1) menggunakan aturan dan syarat yaitu ke 2 ruas diubah sebagai pangkat dari e, maka diperolehlah persamaan baru yaitu :

𝑒^𝑙𝑛𝑝 = 𝑒^{𝐴−𝐵/(𝑇−𝐶)}………...(2)

Lantaran salah satu sifat prosedur pemecahan 𝑒^𝑙𝑛𝑝= ɑ, kemudian kita mensubstitusikannya ke persamaan (2) Sehingga diperoleh persamaan baru menjadi berikut :

p = 𝑒^{𝐴−𝐵/(𝑇−𝐶)} atau p = exp((A-B)/(T+C))…..(3)

Dari persamaan (2) kita bisa menentukan tekanan uap senyawa etyhl alcohol dalam rentang temperature 10-75°C menggunakan persamaan (3) sebagai berikut :

a) Untuk T = 10°C P = exp((A-B)/(T+C))

P = exp((6.04494 – 1554.3)/(10 + 222.265)) P = 0.00126

b) Untuk T = 75°C P = exp((A-B)/(T/C))

P = exp((6.04494 – 1554.3)/(75 + 222.265)) P = 0.00547

TUGAS 2

Untuk menghitung heat capacity (Cp) untuk senyawa Carbon dioxide dalam rentang temperatur 300-1000K menggunakan persamaan sebagai berikut :

𝐶𝑝 = a + bT + cT² + dT^-2…..(1)

𝑅

Langkah pertama yang harus dilakukan yaitu mengalikan kedua ruas dengan R agar mendapatkan Cp. Sehingga persamaannya menjadi:

Cp = (a + bT + cT² + dT^-2)R……(2)

Dari persamaan (2) kita bisa menentukan heat capacity (Cp) sebagai berikut : a) Untuk T = 300 K

Cp = (a + bT + cT² + dT^-2)R

Cp = (( -3.876) + (63.249 x10^-3 (300) + ( -20.928x10^-6 (300))² + 0(300)^-2) 8.314

Cp = 153.855 b) Untuk T = 1000 K

Cp = (a + bT + cT2 + dT^-2)R

Cp = (( -3.876) + (63.249 x 10^-3 (1000) + ( -20.928x10^-6 (1000))² + 0(1000)^-2) 8.314

Cp = 521.832 C. Rumus Akhir

TUGAS 1

Rumus akhir yang digunakan dalam menghitung tekanan uap murni (P) untuk senyawa etyhl alcohol dalam rentang temperature 10-75°C menggunakan persamaan Antoine dalam Spyder yaitu sebagai berikut :

p = e^A-B/(T-C) atau p = exp((A-B)/(T+C)) TUGAS 2

Rumus akhir yang digunakan untuk menghitung heat capacity (Cp) untuk senyawa cyclohexane dalam rentang temperatur 300-1000K dalam Spyder yaitu sebagai berikut :

Cp = (a + bT + cT² + dT^-2)R

D. Coding (Dapat ditulis ulang atau screenshot) TUGAS 1

1. menginstal aplikasi Spyder phyton yang telah asisten laboratorium komputasi siapkan

2. Impor library yang diperlukan.

Gambar 1.1 impor library 3. mentukan nilai-nilai konstanta dari ethyl alcohol

Gambar 1.2 memasukan data-data

4. Tentukan rentang temperatur dalam derajat Celsius (°C) dari 10 hingga 75°C.

Gambar 1.3 rentang temperatur

5. mengkonversi temperatur dari derajat Celsius (°C) ke Kelvin (K) karena persamaan Antoine biasanya menggunakan Kelvin

Gambar 1.4 mengubah rentang temperatur ke kelvin

6. menghitung tekanan uap murni (P) berdasarkan persamaan Antoine yang diberikan. dapat menggunakan rumus eksponensial.

Gambar 1.5 memasukan rumus antoine

7. membuat grafik hubungan P terhadap T.

Gambar 1.6 membuat grafik hubungan P terhadap T

8. Jalankan program yang telah dibuat di Spyder lalu menjalankannya dengan menekan tombol “run”. Grafik tekanan uap murni (P) terhadap temperatur (T) akan ditampilkan

TUGAS 2

1. Buka spyder phyton

2. Masukkan data yang terdapat didalam soal yaitu data dari senyawa cyclohexane

Gambar 1.7 memasukan data senyawa cyclohexane 3. Hitung Cp menggunakan persamaan yang diberikan:

Gambar 1.8 menghitung Cp`

4. membuat grafik hubungan Cp terhadap T:

Gambar 1.9 membuat grafik hubungan Cp terhadap T

5. Jalankan program yang telah dibuat di Spyder dengan menekan tombol "Run". Grafik interaksi kapasitas panas (Cp) terhadap temperatur (T) akan ditampilkan

E. Penjelasan Hasil Akhir (menggunakan teori dan referensi) TUGAS 1

Gambar 1.10 Grafik tekanan uap murni vs temperatur

Grafik tekanan murni vs. temperatur dapat digambarkan dengan menggunakan data P yang dihitung pada berbagai suhu dalam rentang 10 hingga 75°C ⁽¹⁾. grafik tersebut menunjukkan plot linear, itu menunjukkan bahwa persamaan Antoine dengan konstanta yang diberikan cocok dengan data eksperimental untuk ethyl alcohol dalam rentang suhu tersebut ⁽¹⁾.

Ketika suhu (T) meningkat maka tekanan uap murni (P) juga cenderung meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa pada suhu yang lebih tinggi, ethyl alcohol mempunyai tekanan uap murni yang lebih tinggi. Grafik tersebut menunjukkan hubungan linier antara tekanan uap murni dan suhu yang merupakan ciri ethyl alcohol berdasarkan persamaan Antoine ⁽²⁾.

Terdapat perubahan yang signifikan pada tekanan uap murni ethyl alchol ketika suhu berubah dalam kisaran tertentu. Grafik ini memberikan visualisasi yang jelas tentang bagaimana tekanan uap murni ethyl alcohol berfluktuasi terhadap suhu dan dapat digunakan untuk berbagai aplikasi di bidang kimia dan teknik kimia, seperti dalam pemisahan dan pemurnian senyawa ⁽²⁾.

Ini berarti bahwa persamaan Antoine dan konstanta yang digunakan (A = 6.04494, B = 1554.3, C = 222.265) adalah representasi yang baik dari perilaku tekanan uap ethyl alcohol pada suhu tertentu.

Persamaan Antoine adalah model matematis yang digunakan untuk menggambarkan hubungan antara tekanan uap dan suhu suatu zat. Jika data yang

garis lurus, maka dapat dikatakan bahwa model tersebut akurat dalam menggambarkan perilaku zat tersebut.

Referensi

(1) The Engineering ToolBox (2018). Ethanol - Density and Specific Weight vs. Temperature and Pressure. [online] Available at:

https://www.engineeringtoolbox.com/ethanol-ethyl-alcohol-density- specific-weight-temperature-pressure-d_2028.html [Accessed 4/10/2023]

(2) RACHMAT SUBAGYO, A. M. (2017). MEKANIKA FLUIDA II.

banjarbaru: Universitas Lambung Mangkurat.

TUGAS 2

Gambar 1.11 Grafik kapasitas panas vs temperatur Dari data :

T = 1500 K A = -3.876 B = 63.249 x 10^-3 C = -20.928 x 10^-6 D = 0

R = 8.314

Dihasilkan suatu grafik kapasitas panas vs temperatur untuk senyawa cyclohexane mungkin tidak linear karena berbagai faktor,

Cyclohexane, seperti banyak senyawa lainnya, memiliki beberapa bentuk konformasi yang berbeda (misalnya, bentuk kursi dan bentuk perahu) yang dapat beralih satu sama lain pada suhu tertentu ⁽¹⁾

Selain itu, cyclohexane juga mengalami transisi fase dari padat ke cair dan dari cair ke gas pada suhu tertentu. Transisi fase ini melibatkan perubahan dalam energi internal sistem, yang dapat mempengaruhi kapasitas panas. ⁽²⁾ Ketika suhu (T) naik, kapasitas panas (Cp) senyawa Cyclohexane cenderung berubah. Grafik akan menunjukkan bagaimana Cp berfluktuasi seiring perubahan suhu.

Referensi :

(1) Sutrisno. (2010). Analisa Termal. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia

(2) Suhendar, E., & Sutrisno. (2015). Indikator: Jurnal Ilmiah Pendidikan Kimia. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia.