PERCOBAAN I: TURBIN UAP

(1)

1

PERCOBAAN I TURBIN UAP

A. Tujuan

1. Mengetahui cara membuat turbin uap dan alat yang menunjang turbin uap.

2. Mengetahui mengoperasikan turbin uap dan alat yang menunjang turbin uap.

3. Mengetahui fungsi dan turbin uap dan prinsip keja dan alat yang menunjang turbin uap.

4. Menghitung efesiensi dari turbin.

(Kumalasari, 2023) B. Dasar Teori

Turbin uap merupakan suatu alat penggerak mula yang mengubah energi potensial berupa uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi, energi yang disebut energi mekanik dalam bentuk putaran dari suatu poros turbin (Monde, 2022).

Turbin merupakan perangkat mesin yang bekerja dengan memanfaatkan energi panas dengan memanfaatkan energi panas yang di hasilkan dari proses pembakaran bahan bakar agar di hasilkan energi kinetik. Termodinamika turbin uap melibatkan prinsip-prinsip termodinamika turbin uap yang melibatkan prinsip-prinsip termodinamika seperti siklus carnot dan siklus rankine (Holman, 2010).

Turbin uap berasal dari kata turbo yang berarti turbin yang berputar, yang berfungsi untuk melakukan konversi energi panas yang dikandung uap menjadikannya energi putar (mekanik). Sistem kerja turbin ini yaitu uap masuk kedalam turbin dan menabrak sudut-sudut dari turbin hingga rotor dan shaft dari turbin bergerak (Jonathan, 2015).

Turbin uap adalah turbin yang menggunakan uap sebagai fluidanya.

Turbin uap juga berfungsi memutar generator, terdiri dari HP (High Pressure) turbin, Medium Pressure (MP) turbin, dan Low Pressure (LP) turbin, pada

(2)

2

turbin dan generator memiliki peralatan pendukung disebut lubricating oil system dan generator cooling system. Dimana komponen utama dari system tersebut yaitu: ketel, kondensor, pompa air ketel, dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai fluida kerja berasal dari ketel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk dari ketel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap (Saputri, 2020).

Generator merupakan alat yang prisip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Generator pertama kali ditemukan oleh Michael Pranday.

Generator merupakan mesin yang berasal dari energi kinetik yang terdapat pada generator yang berasal dari energi kinetik yang terdapat pada generator yang akan diubah menjadi energi listrik yang ditandai dengan nyala lampu (Kroeger, 2007).

Kondensor berfungsi untuk membuang kalor yang akan diserap dari alat evaporator dan panas yang ada pada compressor, serta mengubah wujud gas menjadi cair. Gas yang berasal dari comperessor memiliki suhu dan tekanan yang tinggi (Krinawan, 2014).

Air dalam keadaan cair pada tekanan tertentu yaitu dibawah temperatur titik didihnya atau dibawah temperatur jenuh disebut saturated liquid. Uap yang dihasilkan pada titik didihnya disebut superheated steam. Derajat super panas sama dengan harga temperature di atas titik jenuhnya atau diatas titik didihnya pada tekanan-tekanan yang tertentu (Kumalasari, 2023).

C. Alat dan Bahan 1. Alat

a. Unit boiler generator b. Unit Superheater c. Pompa

d. Thermometer (100℃, 200℃ dan 300℃) e. Kondensor

f. Manometer g. Gelas Beaker

(3)

3 h. Time Digital

i. Amperemeter dan Voltmeter j. Kabel

k. Lampu l. Turbin

(Kumalasari, 2023) D. Skema Alat

Gambar 1.1 Diagram Alir

(Sumber: Modul Praktikum Thermodinamika II)

Keterangan:

1-2 = Air dipompa menuju boiler I dan dipanaskan.

2-3 = Air di boiler I menjadi uap saturated, uap dialirkan ke boiler II.

3-4 = Uap di boiler II menjadi uap saturated, dan dialirkan ke turbin.

4-5 = Uap memutar baling-baling turbin, dan menggerakkan generator.

5-6 = Generator bergerak akan menghasilkan energi listrik berupa nyala lampu.

6-7 = Uap panas diturbin lembali menuju kondensor untuk didinginkan, dan memadatkan zat gas menjadi cair.

7

6

(4)

4 E. Prosedur Percobaan

1. Dipompa air masuk kedalam boiler I kemudian dipanaskan dan dialirkan ke boiler II.

2. Dihasilkan uap di boiler II untuk memutar turbin sehingga menghasilkan listrik dari putaran turbin.

3. Dihasilkan listik ditandai dengan nyala lampu.

(Kumalasari, 2023) F. Hasil Pengamatan

1. Titik-titik pengukuran

Titik-titik pengukuran pengambilan data:

T1= Temperatur air yang masuk ke boiler 1 (℃) T2= Temperatur boiler 1 (℃)

T3= Temperatur boiler 2 (℃)

T4= Temperatur air keluar turbin (℃) T5= Temperatur air keluar kondensor (℃) P1= Tekanan boiler 1 (bar)

P2= Tekenan boiler 2 (bar)

P3= Tekanan masuk ke turbin (bar) P4= Tekenan keluar dari turbin 2. Rumus yang digunakan

n = 1- ^𝑄2

𝑄1 = 1- ^𝑇2

𝑇1

3. Perhitungan untuk distribusi energi Data yang digunakan

Tabel 1.1: Data Titik Pengukuran

Temperatur Suhu º𝑪 Suhu ºK

T1 29 302

T2 100 373.15

T3 216 489,15

T4 123 396,15

T5 60 333,15

(5)

5 𝑃 = 50 𝑝𝑠𝑖 = 50 × 0,0689 𝑏𝑎𝑟

1 𝑝𝑠𝑖 = 3,445 𝑏𝑎𝑟 𝐼 = 50 𝑀𝑎 = 0.4 𝐴

𝑅 = 3,2 𝛺

𝐶𝑝 𝑎𝑖𝑟 = 4.200 𝐽/𝑘𝑔 . 𝑘 𝑚 = 1,63 𝑘𝑔

a. Penentuan kalor masuk dan keluar - Kalor masuk

𝑄𝑖𝑛 = 𝑚 . 𝐶𝑝 𝑎𝑖𝑟 . ∆𝑡

= 1,6 𝑘𝑔 . 4200 𝐽/𝑘𝑔 . 𝑘 (489,15 – 373,15) 𝑘 = 1,6 𝑘𝑔 . 4200 𝐽/𝑘𝑔 . 𝑘 (116) 𝑘

= 279,520 𝐽 - Kalor keluar

𝑄𝑜𝑢𝑡 = 1,6 𝑘𝑔 . 4200 𝐽/𝑘𝑔 . 𝑘 (396,15 – 333,15) 𝑘 = 1,6 𝑘𝑔 . 4200 𝐽/𝑘𝑔 . 𝑘 (63) 𝑘

= 423,360 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒 b. Penentuan efisiensi

𝑛 = 1 − 𝑄 𝑜𝑢𝑡 𝑄 𝑖𝑛

= 1 − 423,360 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

356, 16 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒 × 100%

= 0,45 × 100%

= 45 %

c. Penentuan daya tahan turbin 𝑉 = 𝐼 . 𝑅

= 0,04 𝐴 × 3.2 𝛺 = 0,128 𝑣

𝑃𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 = 𝐼. 𝑉

= 0,04 𝐴 × 0,128𝑣 = 0,05 𝑤𝑎𝑡𝑡

d. Penentuan W actual dan Q loss

(6)

6 a) 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝑝 . 𝑡

= 0,05 𝑤𝑎𝑡𝑡 . 76 𝑠 = 0,3975 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

b) 𝑄 𝑙𝑜𝑠𝑠 = 𝑊𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 – 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

= 356,16 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒 – 0,395 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

= 355,765 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

G. Pembahasan

Pada praktikum kali ini dilakukan percobaan turbin uap dan beberapa alat penunjang turbin uap. Dari praktikum ini kita dapat mengetahui cara mengaplikasikan dari hukum-hukum termodinamika serta seperti apa saja proses-proses yang terjadi pada turbin uap.

Percobaan ini memanfaatkan siklus carnot. Siklus carnot adalah siklus yang mengubah panas hasil reaksi pembakaran menjadi energi mekanik dalam siklus carnot terdapat empat tahap proses, yang terdiri dari permulaan reservoir, permualan adiabatik, permulaan isothermal. Ketika material menyerap kalor dari reservoir kalor pada temperature 1 dan sistem melakukan kerja. Permulaan adiabatik ketikan sistem selama proses temperature berkurang dari T1 menjadi T2 dan sistem melakukan kerja. Pemampatan isothermal ketika zat kerja melepas kadar O2 ke reservoir dingin dengan suhu T2 dan kerja dikenakan pada sistem. Pemanasan adiabatik ketika zat kerja dikembalikan ke awal (semula).

Suhu sistem berubah dari suhu T2 menjadi T3 dan kerja dikenakan terhadap sistem.

Pada praktikum turbin uap ini, penerapan siklus carnot dapat terlihat mulai dari pemakaran hinga menghasilkan energi, dimana air di panaskan di dalam boiler dengan memanfaatkan kopas gas sebagai alat untuk memanaskan air (reaksi pembakaran) yang akan menghasilkan uap (hasil reaksi pembkaran), uap yang di hasilkan pada boiler pertama berupa uap basa (saturated steam), uap pada boiler 1 di alirkan ke boiler 2 di mana uap basah akan di panaskan kembali sehingga menjadi uap kering (superheated).

(7)

7

Ketika uap pada boiler 2 telah mencapai tekanan yang di butuhkan yaitu 3.445 bar maka uap tersebut akan di alirkan ke turbin untuk memutar rotor generator yang akan menghasilkan listrik. Listrik yang dihasilkan di tandai dengan menyalanya sinar pada lampu.

Pada percobaan kali ini uap saturated yang dihasilkan pada boiler 1 memiliki suhu sebesar 100°𝐶 dan suhu uap superheated pada boiler 2 diterima sebesar 779,520 Joule yang diperoleh dari hasil perkalian massa air dikalikan Cp air dikali perubahan suhu air pada boiler 1 dan boiler 2 sedangkan kalor yang di lepas sebesar 423,360 joule yang di peroleh dari hasil perkalian antara massa air di kali CP air di kali selisi suhu Tank keluar dari turbin dan yang keluar dari kondensor.

Gaya yang di hasikan dari siklus ini yaitu sebesar 0,2 watt, dimana efisiensi alat sebesar 45%. Kehilangan panas atau kalor selama siklus berjalan sebesar 355,766 joule.

Dari data perhitungan terlihat bahwa kinerja dari rangkaian turbin uap yang digunakan sangat rendah dimana efisiensi yang dihasilkan hanya sebesar 45% kinerja dari siklus atau alat yang digunakan sangat rendah dikarenakan alat tersebut telah digunakan secara berulang sehingga membuat lem pada selang sambungan meleleh sehingga mengakibatkan uap atau panas yang dihasilkan selama proses pemanasan berlangsung banyak yang terbuang ke lingkungan penurunan efisiensi juga dipengaruhi dari putaran turbin yang tidak normal dimana proses turbin yang tidak lurus sehingga menghasilkan vibrasi yang mengakibatkan sambungan antara poros turbin dan generator menjadi longgar sehingga putaran dari turbin tidak sepenuhnya dapat memutar generator tetapi banyak energi rotasi yang terbuang.

Adapun kendala pada saat melakukan praktikum yaitu kurangnya anggota kelompok yang hadir sehingga pada saat praktikum sangat kesulitan untuk membagi tugas dan terdapat beberapa dokumentasi pengamatan yang terlewatkan. Kendala lainnya yaitu waktu persiapan perangkaian alat pada saat praktikum lebih lama sehingga mengakibatkan praktikum tidak selesai dengan waktu yang ditentukan.

(8)

8 H. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dan didapatkan kesimpulan yaitu:

1. Cara membuat turbin uap ini dengan menggunakan alat yang terdiri dari 2 boiler berkapasitas 2 liter, dan 1,5 liter, kondensor, pompa, termometer, generator, dan turbin.

2. Cara pengoperasian turbin uap, pertama-tama air dipompa naik ke boiler 1 kemudian dipanaskan hingga 100°𝐶. Setelah itu uap dialirkan menuju turbin kemudian memutar generator agar lampu dapat menyala dan kemudian uap dikondersor.

3. Turbin uap berfungsi untuk mengubah energi dan juga fluida mengalir menjadi energi mekanik.

4. Efisiensi dari turbin adalah 45% karena setelah pengurangan turbin turbin oleh kelompok sebelumnya sebanyak beberapa kali sehingga efektifitas dari turbin ini menurun.

(9)

9

DAFTAR PUSTAKA

Hoolman, J.P. 2010. Heat Transfer. New York: Mc. Graw Hill.

Jonathan, Caesar. 2015. “Cara Kerja Turbin Uap”. Jurnal Aero Engineering.

Krisnawan, David. 2014. “Makalah Turbin Uap”. Diakses 13 April 2023.

Kroeger. P.G. 2007. “Turbin Operations”. Baca Ratoni: CRC Press.

Kumalasari, Prapti Ira. 2023. “Penuntun Praktikum Thermodinamika II”.

Balikpapan: Bengkel dan Laboratorium STT Migas Balikpapan.

Monde, Junety. 2022. ”Modul Praktikum Penggerak Mula”. Balikpapan: Bengkel dan Laboratorium STT Migas Balikpapan

Santoso, 2018. “Kinerja Turbin Uap”. Diakses 14 April 2023.

Saputri. 2020. “Pengoperasian dan Prinsip Kerja Turbin Uap”. Diakses 14 April 2023.

(10)

10

PERCOBAAN II PANAS SPESIFIK

A. Tujuan

1. Memahami konsep termodnamika yang terkait dengan aliran panas dari dan ke material.

2. Memahami hukum kekekalan energi yang diaplikasikan pada energi termal.

3. Menentukan panas spesifik dari almunium dalam range temperature antara air mendidih sampai dengan suhu ruangan.

B. Dasar Teori

Panas Spesifik adalah jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu suatu benda sebesar 1°C per satuan massa. Rumus menghitung panas spesifik yaitu 𝑄 = 𝑚. 𝐶. 𝛥T dimana Q adalah jumlah panasa dari panas benda, C adalah symbol dari panas spesifik, dan ΔT adalah perubahan suhu (Serway, 2014).

Energi termal atau energi panas merupakan energi internal keseimbanga termodimamika yang sebanding dengan suhu mutlak dan dipindahkan sebagai panas dalam proses termodinamika. Pada tingkat mikroskopis dan dalam kerangka energi termal merupakan total energi rata-rata ada dalam kinetic sebagai hasil dari gerakan acak dari atom dan molekul, yang menghilangkan nol mutlak. Energi termal merupakan bagian dari potensial dan energi kinetik dari suatu bnda atau sampel benda yang menghasilkan suhu sistem. Jumlah energi termal ini sulit ditentukan kecuali benda tersebut telah mencapai suhu melalui pendingin dan tidak menjadi sasaran untuk bekerja input dan output, atau energi perubahan lainnya dalam proses tersebut. Energi internal sistem juga disebut energi termodinamika, termasuk bentuk lain dari energi dalam suatu sistem termodinamika dismping energi panas, yaitu bentuk energi potensial yang tidak terpengaruh temperature atau suhu (Templates, 2013.)

Panas spesifik tergantung pada sifat material dari benda, seperti struktur molekul, komposisi kimia dan keadaan fisik dari benda. Material dengan

(11)

11

struktur yang kompleks serta banyak ikatan antara molekul cenderung memiliki panas spesifik yang tinggi. Demikian juga dengan benda yang mempunyai suatu komposisi kimia yang berbeda dan keadaan fisik yang berbeda memiliki panas spesifik yang berbeda (Halliday & Masca, 2013).

Sifat-sifat air yang memberikan defenisi asal dari kalori adalah banyaknya perubahan temperature yang dialami oleh air pada waktu mengambil atau melepaskan sejumlah kalor. Istilah umum untuk sifat ini sisebut kapasitas panas sebagai pendefenisian unruk jumlah panas yang diperlukan dan untuk mengubah temperature dari suatu benda sebesar 10℃.

Kemudian ada beberapa jenis kapasitas yaitu bersifat ekstensif, serta kapasitas panas bersifat intensif (Kumalasari, 2023).

Panas spesifik juga bisa berubah seiring dengan terjadinya perubahan fasa padat, cair, atau gas. Panas spesifik pada suhu konstan dalam fase padat, cair, atau gas berbeda-beda. Misalkan panas spesifik pada suhu konstan untuk air dan uap air adalah berbeda (Giancoli, 2008).

Panas spesifik sering digunakan dalam perhitungan suatu kebutuhan energi dalam berbagai industri, seperti dalam pemrosesan makanan, pengolahan minyak bumi dan produksi listrik. Pengukuran panas spesifik juga dapat digunakan dalam penelitian ilmiah misalnya tentang studi mengenai sifat termal benda (Cengels&Boles, 2014).

Konsep panas spesifik berhubungan dengan konsep kapasitas kalor, yaitu jumlah panas yang diperlukan agar dapat meningkankan suhu benda sebesar 1℃ tanpa memperhatikan suatu massa. Kapasitas kalor juga tergantung pada sifat material benda, dimana kapasitas panas bersifat ekstensif yang berarti jumlahnya tergantung sampel, dan kapasitas panas yang bersifat intensif didefenisikan sebagai jumlah panas yang perlu digunakan untuk menaikkan suhu (Walker, 2013).

Perpindahan panas dapat didefenisikan sebagai energi dari suatu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari perbedaan temperature antara daerah- daerah tersebut. Perpindahan panas konduksi merupakan perpindahan energi panas yang terjadi pada media padat atau fluida diam sebagai akibat dari

(12)

12

perbedaan temperature diantara kedua media tersebut yang menyebabkan perpindahan panas (Incropera, 2007).

Sifat termal benda mempengaruhi kecepatan perpindahan panas melalui konduksi, Benda dengan sifat termal yang baik dan konduktivitas termal tinggi akan memiliki perpindahan panas yang cepat dan lebih besar.

Sedangkan pada konveksi, laju perpindahan panas dipengaruhi oleh kecepatan aliran fluida dan perbedaan antara fluida dan benda. Pada radiasi, laju perpindahan panas tergantung pada sifat permukaaan benda, serta suhu dan kecepatan suatu gelombang elektromagnetik dari suatu benda (Hoolman, 2009).

Panas spesifik berperan dalam pembuatan bahan kimia dan produk farmasi. Bahan kimia dengan suatu panas spesifik yang tinggi memerlukan lebih banyak energi untuk diolah, sehingga harus dipilih dengan hati-hati dalam suatu proses produksi, dan selain dari itu pengaruh panas spesifik air dan bahan-bahan lain dapat membantu para ilmuwan memperkirakan suhu air suatu lingkungan (Wexler, 2014).

C. Alat dan Bahan 1. Alat

a. Beaker Glass b. Hot Plate

c. Timbangan Analitik d. Thermometer e. Cup Sterofoam f. Penjepit

g. Batang Pengaduk

(Kumalasari, 2023)

2. Bahan

a. Potongan Tembaga b. Potongan Almunium c. Potongan Besi d. Potongan Seng

(13)

13 e. Aquades

(Kumalasari, 2023)

D. Prosedur Percobaan

1. Ditimbang cup sterofoam, kemudian dituangkan air dan ditibang lagi, kemudian dihitung massa air didalamnya.

2. Dihitung temperature di dalam cup sebagai initial temperature.

3. Ditimbang potongan logam.

4. Dipanaskan air didalam beaker glass menggunakan hot plate. Pada saat air sudah mendidih, dimasukkan potongan logam.

5. Diteruskan pemanasan, lalu pada saat suhu air dalam beaker glass yang berisi potongan almunium mencapai suhu 100℃ kembali, dicatat suhu tersebut sebagai initial temperature dari logam.

6. Dipindahkan dengan cepatr potongan almunium tersebut kedalam cup sterofoam yang berisi air dingin.

7. Diaduk air dan potongan almunium tersebut, diamati jika perubahan suhunya setimbang dan dicatat suhu tersebut sebagai suhu

kesetimbangan air dan potongan logam.

8. Diulangi Langkah 1 s/d 7 dengan massa air yang berbeda.

(Kumalasari, 2023)

(14)

14 E. Hasil Pengamatan

1. Data Percobaan

Tabel 2.1 Data Percobaan Sampel Logam Nama Sampel Mo

(gr)

Mo

(gr)

Ms

(gr)

To +air

(oC)

To S (^oC)

TA (oC) Almunium I 24,00 122,00 0,70 2,90 90,0 30,00 Almunium II 24,00 122,00 1,65 29,00 90,0 30,00

Besi I 0.59 57.12 0,51 28,00 29,0 95,00

Besi II 0,59 57,12 0,92 28,00 29,0 95,50

Seng I 0,59 104,00 0,51 28,00 29,0 95,00

Seng II 0,59 104,00 0,92 28,00 29,0 95,50 Tembaga I 7,00 56,00 0,12 28,40 27,8 29,40 Tembaga II 7,00 62,00 0,12 28,40 31,0 30,00 2. Perhitungan dan Hasil Percobaan

1. Hitungan massa air = (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑡𝑒𝑟𝑜𝑓𝑜𝑎𝑚 + 𝑎𝑖𝑟)𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑡𝑒𝑟𝑜𝑓𝑜𝑎𝑚 = (53,16 𝑔𝑟𝑎𝑚) − 4,69 𝑔𝑟𝑎𝑚

= 48,2 gram = 0,482 𝑘𝑔 2. Hitung Almunium I = 𝑀.𝑊.𝐶𝑝𝑊 (𝑇𝐹−𝑇₁𝑊)

𝑀𝐴₁(𝑇¹𝐴¹₁)

= 0,0482 𝑘𝑔.4200_𝑘𝑔^𝐽.𝑘(301−300)𝑘 0,0002 𝑘𝑔. (373−301)𝑘

= 0,0002,44 𝐽 0,01584 𝑘𝑔.𝑘

= 12,780 ^𝐽

𝑘𝑔. 𝑘 3. Hitung Almunium II= 𝑀.𝑊.𝐶𝑝𝑊 (𝑇𝐹−𝑇₁𝑊)

= 0,0482 𝑘𝑔. 4200_𝑘𝑔^𝐽(302−300)𝑘 0,00032 𝑘𝑔.(373−302)𝑘

(15)

15 = ^{404,88 𝐽}

0,002272 𝑘𝑔.𝑘

= 17,820 ^𝐽

𝑘𝑔. 𝑘 4. Hitung Besi I = 𝑀.𝑊.𝐶𝑝𝑊 (𝑇𝐹−𝑇₁𝑊)

= 0,0482 𝑘𝑔. 4200_𝑘𝑔^𝐽(300−299)𝑘 0,00021 𝑘𝑔.(373−300)𝑘

= ^{202,444 𝐽}

0,01533 𝑘𝑔.𝑘

= 13,205 ^𝐽

𝑘𝑔. 𝑘 5. Hitung Besi II = 𝑀.𝑊.𝐶𝑝𝑊 (𝑇𝐹−𝑇₁𝑊)

= 0,0482 𝑘𝑔. 4200_𝑘𝑔^𝐽(302−301)𝑘 0,00125 𝑘𝑔. (373−302)𝑘

= ^{202,44 𝐽}

0,08875 𝑘𝑔.𝑘

= 2,281 ^𝐽

𝑘𝑔. 𝑘 6. Hitung Seng I = 𝑀.𝑊.𝐶𝑝𝑊 (𝑇𝐹−𝑇₁𝑊)

= 0,0482 𝑘𝑔. 4200_𝑘𝑔^𝐽(301−300)𝑘 0,00060 𝑘𝑔. (373−301)𝑘

= ^{202,44 𝐽}

0,0432 𝑘𝑔.𝑘

=4,686 ^𝐽

𝑘𝑔. 𝑘 7. Hitung Seng II = 𝑀.𝑊.𝐶𝑝𝑊 (𝑇𝐹−𝑇₁𝑊)

= 0,0482 𝑘𝑔. 4200_𝑘𝑔^𝐽(301−300)𝑘 0,0006 𝑘𝑔. (373−302)𝑘

= ^{202,44 𝐽}

0,04473 𝑘𝑔.𝑘

= 4,525 ^𝐽

𝑘𝑔. 𝑘 8. Hitung Tembaga I = 𝑀.𝑊.𝐶𝑝𝑊 (𝑇𝐹−𝑇₁𝑊)

= 0,0482 𝑘𝑔. 4200_𝑘𝑔^𝐽(299−298)𝑘 0,00043 𝑘𝑔. (373−299)𝑘

= ^{202,44 𝐽}

0,00172 𝑘𝑔.𝑘

(16)

16 =117,697 ^𝐽

𝑘𝑔. 𝐾 9. Hitung Tembaga II = 𝑀.𝑊.𝐶𝑝𝑊 (𝑇𝐹−𝑇₁𝑊)

= 0,0482 𝑘𝑔. 4200_𝑘𝑔^𝐽(300−298)𝑘 0,00050 𝑘𝑔. (373−300)𝑘

= ^{404,88 𝐽}

0,0365 𝑘𝑔.𝑘

= 11,092 ^𝐽

𝑘𝑔. 𝐾 3. Perhitungan persen Error dan Keakuratan

Rumus mencari persen Error:

% Error = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 𝟏𝟎𝟎%...(1) Rumus mencari Keakuratan:

% Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^−𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 𝟏𝟎𝟎%...(2) a. Almunium I

% Error = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 𝟏𝟎𝟎%.……….(3)

= ^12,780

𝐽 𝑘𝑔.𝐾

428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾× 100% ……….(5) = 2980%...(6) % Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^−𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 100%...(7) = ^12,780

𝐽

𝑘𝑔.𝐾 −428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾

428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾 × 100%...(8) = 2880% ………(9) b. Almunium II

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 100% ……….(7) = ^17,820

𝐽 𝑘𝑔.𝐾

428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾× 100% ………(8) = 4156 % ………...(9)

(17)

17

% Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^−𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 100%...(10) = ^17,820

𝐽

𝑘𝑔.𝐾−428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾 428,728^𝐽

𝑘𝑔.𝐾 × 100% ……….(11) = 4056% ……….….(12) c. Besi I

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 100% ………...(13) = ^13,205

𝐽 𝑘𝑔.𝐾 428,728 ^𝐽

𝑘𝑔.𝐾× 100% ………...(15) = 3080% ………..(16) % Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^−𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 100% ………….(17) = ^13,205

𝐽

𝑘𝑔.𝐾− 428,728_𝑘𝑔^𝐽.𝐾 428,728 ^𝐽

𝑘𝑔.𝐾 × 100% ……….(18) = 2980% ………..(19) d. Besi II

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 100% ………....(20) = ^2,281

𝐽 𝑘𝑔.𝐾 428,728 ^𝐽

𝑘𝑔.𝐾× 100% ………..…(21) = 532%...(22) % Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^−𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 100%...(23) = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^−428,728

𝐽 𝑘𝑔.𝐾 428,728^𝐽

𝑘𝑔.𝐾 × 100%...(24) = 432%...(25) e. Seng I

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 100% ………(26)

= ^4.686

𝐽 𝑘𝑔.𝐾

428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾× 100% ………...(27) = 1093%...(28)

(18)

18

% Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^−𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 100%...(29) = ^4,686

𝐽

𝑘𝑔.𝐾− 428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾 428,728 ^𝐽

𝑘𝑔.𝐾 × 100%...(30) = 993%...(31) f. Seng II

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 100% ………(32)

= ^4,525

𝐽 𝑘𝑔.𝐾 428,728^𝐽

𝑘𝑔.𝐾× 100% ………...(33) = 1055,4%...(34) % Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^{− 𝑪}𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 100%...(35) = ^4,525

𝐽

𝑘𝑔.𝐾− 428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾 428,728 ^𝐽

𝑘𝑔.𝐾 × 100%...(36) = 955,4%...(37) g. Tembaga I

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 100% ………...(38) = ^117,697

𝐽 𝑘𝑔.𝐾 428,278 ^𝐽

𝑘𝑔.𝐾× 100% ………...(39) = 2845%...(40) % Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^{− 𝑪}𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 100%...(41) = ^117,698

𝐽

𝑘𝑔.𝐾− 428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾 428,728 ^𝐽

𝑘𝑔.𝐾 × 100%...(42) = 2735%...(43) h. Tembaga II

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆× 100%...(44) = ^11,092

𝐽 𝑘𝑔.𝐾

428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾× 100% ……….(45) = 2587%...(46)

(19)

19

% Keakuratan = ^𝑪^{𝒑 𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒆}^{− 𝑪}𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆

𝑪𝒑 𝑳𝒊𝒕𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒆 × 100%...(47) = ^11,092

𝐽

𝑘𝑔.𝐾− 428,728 _𝑘𝑔^𝐽.𝐾 428,728 ^𝐽

𝑘𝑔.𝐾 × 100%...(48) = 2487%...(49)

(20)

20 F. Pembahasan

Pada percobaan ini dilakukan pemanasan pada beberapa benda yakni almunium, besi, seng dan tembaga dengan air mendidih lalu didinginkan pada air yang bersuhu ruangan dan didapat panas spesifik dari keempat bahan tersebut. Dimana masing-masing bahan dilakukan percobaan sebanyak dua kali. Pada besi dilakukan percobaan dengan dua bentuk seng yang berbeda, sama seperti bahan lain dibuat dua bagian berbeda yaitu besar dan kecil untuk perbandingan kemudian percobaaan dilakukan dengan menggunakan aquades sebanyak 50 mLuntuk memanaskan masing-masing bahan dan didapatkan hasil panas spesifik pada Almunium I=12,780 J/Kg.K, Almunium II=17,820 J/Kg.K; Besi I=13,205 J/Kg.K, Besi II= 2,281 J/Kg.K; Seng I = 4,686 J/Kg.K, Seng II = 4,525 J/Kg.K; Tembaga I=117,697 J/Kg.K, Tembaga II=11,092 J/Kg.K.

Faktor yang mempengaruhi hasil yang diperoleh dari pengukuran dan literatur untuk almunium, besi, seng dan tembaga yaitu pada kemurnian yang ada pada bahan tersebut, dan kapasitas panas yang digunakan. Adapun faktor lainnya adalah pada aquades yang masuk secara bersamaan dengan almunium, besi, seng dan tembaga yang dipanaskan dan juga dikarenakan isolasi kalorimetri yang masih kurang sehingga masih ada panas yang terbuang ke lingkingan. Dari percobaan ini juga telah diidentifikasi mengenai beberapa kesalahan yang dilakukan pada saat praktikum yaitu pada saat mencampurkan larutan, kurang memperhatikan arahan dari asisten praktikum serta tidak mengukur dan menimbang bahan yang akan digunakan secara teliti.

(21)

21 G. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan yakni:

1. Memahami konsep termodinamika yang terkait dengan air panas dari besi, tembaga, seng dan almunium, massa air bertambah, isolasi calorimeter masih kurang sehingga ada panas yang terbuang ke lingkungan.

2. Hukum kekekalan energi yang diaplikasikan pada energi termal dengan persamaan 𝛥𝑘 = 𝑘2 − 𝑘1: 𝑒 − 𝑤.

3. Panas spesifik dari potongan almunium yaitu Cp₁=12,780 J/Kg.K, Cp₂=2,281 J/Kg. Tembaga yaitu Cp₁=117,69 J/Kg.K, Cp₂=11,092 J/Kg.K. Seng yaitu Cp₁=4,868 J/Kg.K dan Cp₂=4,525 J/Kg.K.

(22)

22

DAFTAR PUSTAKA

Cengel, Y.A.,& Boles, M.A (2014). “Thermodynamics”. An Engineering Approach. Mc. Graw-Hill Education.

Giancoli, D.C (2008). “Engineers With Modern Physics”. Pearson Education.

Halliday, D.Resnic, R (2017). “Physic for Scienfic and Engineers”. Macmillan.

Holman J.P (2009). “Heat Transfer”. Mc. Graw-Hill 10^th edition.

Incopera, F.P (2007). “Introduction to Heat Transfer”. Willey.

Kumalasari, Prapti Ira. (2023). “Penuntun Praktikum Termodinamika II.

Balikpapan: Laboratorium Sekolah Tinggi Teknolohi Minyak&Gas Balikpapan.

Serway, R.A .(2014). “Engineers Physic for Scienfic”. Cengange Learning.

Sukma. (2015). “Kesetimbangan Uap Cair”. Palembang.

Templates, Sora. 2013. “Pengertian Energi Geotermal”.

Walker J. (2013). “Fundamental of Physics”.Ecxtended : John Willey and Sons.

Wexler, A.S (2014). “Atmospheric Aerosol Properties and Climate Impacts”.

Cambridge University.

(23)

23

PERCOBAAN III

KESETIMBANGAN UAP CAIR

A. Tujuan

Membuat kurva kesetimbangan uap-cair alkohol-air.

(Kumalasari, 2023) B. Dasar Teori

Kesetimbangan merupakan suatu keadaan dimana tidak terjadi perubahan sifat mikroskopis dimana tidak terjadi perubahan sifat mikroskopis dari sistem terhadap waktu. Semakin dekat keadaan sistem dengan titik kesetimbangan maka semakin kecil gaya penggerak proses,semakin pula laju proses dan akhirnya sama dengan nol bila titik kesetimbangan sudah tercapai. Jadi titik kesetimbangan hanya bisa tercapai secara teoritis, kesetimbangan uap cari dapat ditentukan ketika ada variabel yang tetap (konstan) pada suhu waktu tertentu.

Saat kesetimbangan model ini, kecepatan molekul-molekulnya membentuk cairan kembali. Pada prakteknya didalam pekerjaan ilmiah suatu kesetimbangan dianggap tercapai bila tidak ada lagi perubahan sifat atau keadaan (Abott dkk, 2019).

Larutan merupakan suatu campuran yang homogen dan dapat berwujud padatan maupun cairan, Akan tetapi yang paling umum dijumpai adalah larutan cair, dimana zat tertentu dilarutkan dalam pelarut berwujud cairan yang sesuai sehingga didapat konsentrasi tertentu. Istilah pelarut dan terlarut sebenarnya bisa dipertukarkan, tetapi istilah pelarut biasanya digunakan untuk cairan, bila larutan itu terdiri dari padatan atau gas dalam cairan. Komponen-komponen yang terdapat dalam jumlah yang sedikit dinamakan zat terlarut (Brady, 2011).

Etanol sudah sangat terkenal dikehidupan sehari-hari. Etanol sama dengan alkohol yang memabukkan, sama dengan alkohol lain yang memabukkan.

Etanol berwujud cair, tidak berwarna (terang) dan berbau manis. Etanol memiliki berat molekul 46,0414 mol dengan titik leleh 114,1℃ dan titik didih 78℃<. Etanol juga merupakan senyawa yang mudah terbakar. Natrium

(24)

24

hidroksida sangat berbahaya untuk kulit, mata, dan pernafasan. Pertolongan pertama jika terkena etanol sama seperti pada eceton (Anonim, 2015).

Aquades atau air mempunyai rumus H10. Air tidak bersifat korosif, iritasi, atau sensitive untuk mata dan kulit. Aquades juga tidak memiliki efek karsinogenik dan mutagenic. Bahan ini tidak mudah terbakar ataupun meledak, aquades merupakan senyawa netral yang memiliki pH 7, tidak berbau dan tidak berwarna serta tidak berasa. Air mempunyai titik didih 100℃< dan merupakan senyawa yang stabil (Achmad, 2012).

Pelarut yang mendekati murni, komponennya berperilaku sesuai dengan yang sebanding dengan fraksi mol. Beberapa larutan yang menyimpang jauh dari hukum Raoult. Semakin dipantau jika komponennya kelebihan (sebagai pelarut) sehingga mendekati kemurnian. Hukiuim ini menerangkan pendekatan yang tidak pelarut selama larutan ini encer (Sukarjo, 2013).

Larutan biner merupakan larutan yang mengandung dua komponen zat terlarut dan zat komponen pelarut. Larutan biner memiliki beberapa sifat yaitu homogen, dimana larutan ini tidak mempunyai entalpi pencampuran.

Sedangkan larutan ideal adalah larutan yang memiliki gaya Tarik menarik antar molekul dari masing-masing komponen. Semua komponen dalam larutan ideal (pelarut dan zat terlarut) dan mengikuti Hukum Raoult pada selang konsentrasi.

Sedangkan gas ideal tidak memiliki gaya intermolekul, baik gaya intermolekul dalam gaya tersebut. Cairan ideal berarti semua gaya intermolekul baik gaya intermolekul pada molekul-molekul sejenis atau pada molekul yang tidak sejenis adalah sama. Salah satu sifat larutan yang penting adalah tekanan suatu komponen yang terdapat dalam larutan tersebut pada permukaan larutan.

Larutan dapat dikatakan ideal jika larutan tersebut mengikuti Hukum Raoult pada seluruh kisaran komposisi sistem tersebut (Sukma, 2015).

(25)

25 C. Alat dan Bahan

1. Alat

a. Karet Penghisap b. Gelas Ukur 100 mL c. Gelas Ukur 10 mL d. Labu Takar

e. Pipet Tetes f. Termometer g. Kondensor h. Pipet Tetes i. Refraktometer

j. Seperangkat Alat Destilasi

(Kumalasari, 2023) 2. Bahan

a. Aquades b. Alkohol 70%

(Kumalasari, 2023) D. Prosedur Percobaan

1. Siapkan peralatan destilasi dan catat suhu ruangan.

2. Siapkan tabung reaksi 18 buah.

3. Buat larutan standar lalu Analisa indeks bias menggunakan Refraktometer . 4. Masukkan 50 mL aquades dan alkohol kedalam labu bundar (RBF).

5. Hidupkan pemanas dan tunggu sampai mendidih lalu catat titik didihnya.

6. Destilat sebanyak 2cc ditampung dalam tabung reaksi (v) kemudian ambil residu sebanyak 2cc dan dimasukkan kedalam tabung reaksi.

7. Lanjutkan destilasi sampai suhu 3℃.

8. Teruskan destilasi lalu ambil contoh (2V,2L) sampai (7V,7L).

9. Lanjutkan sampai larutan residu habis.

(Kumalasari, 2023)

(26)

26 E. Data Percobaan

1. Tabel sebelum destilasi

Tabel 3.1 Data sebelum destilasi

2. Tabel sesudah destilasi

3.2 Data sesudah destilasi

%

Titik Didih (℃)

Destilasi Residu

Brix Rata-Rata Brix V Rata-Rata

10 72 19 19,00 0,2 19 mL

20 70 18,9 18,90 2 19 mL

30 69 19 19,00 4,1 18 mL

40 68 19 19,00 8 17 mL

50 68 19 19,00 9 17 mL

60 65 19 19,00 9 17 mL

70 63 19 19,00 9,5 19 mL

Konsentrasi Alkohol

(%)

V Air (mL)

V Alkohol

(mL)

P (mmHg)

T (℃)

X (mol)

Indeks Bias

Rata- Rata

10% 17,14 2,86 760 28 0,048 5 5 5

20% 14,29 5,71 760 29 0,096 7 7 7

30% 11,43 8,57 760 30 0,145 10 10,2 10,1 40% 8,57 11,43 760 30 0,194 13,2 14,1 14,1 50% 5,71 14,29 760 29 0,242 14,1 14,2 14,1 60% 2,86 17,14 760 31 0,291 17,1 17,1 17,1

70% 0,00 20 760 27 0,339 18 18,2 18,1

(27)

27 F. Pehitungan

1. Perhitungan 10%

a. Perhitungan air dan alkohol (volume) Diketahui

M₁ = 70%

M₂ = 10%

V₂ = 20 ml V₁ = ? Jawab:

Volume alkohol

𝑀₁. 𝑉₁ = 𝑀₂. 𝑉₂ 𝑀₁. 𝑉₁ = 10%. 20 𝑚𝑙

70%

𝑉₁ = 2,86 ml Volume air

𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 20 𝑚𝐿 − 2,86 𝑚𝑙 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 17,14 𝑚𝑙

b. Mencari fraksi mol pada konsentrasi 10%

1) Perhitungan n etanol - Massa Alkohol

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 = 𝜌_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙}∙ 𝑉_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙}

= 0,781𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 2,86 𝑚𝑙 = 2,233𝑔𝑟

- n Alkohol

𝑛_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙} = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀

=2,233 𝑔𝑟 46 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙

= 0,048 𝑚𝑜𝑙 2) Perhitungan n air

- Massa Air

(28)

28 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 = 𝜌_𝑎𝑖𝑟 ∙ 𝑉_𝑎𝑖𝑟

= 0,974𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 17,14 𝑚𝑙

= 16,694 𝑔𝑟 - n Air

𝑛_𝑎𝑖𝑟 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀

=16,694 𝑔𝑟 18 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙

= 0,924 𝑚𝑜𝑙

c. Perhitungan xi pada konsentrasi 10%

Berdasarkan gambar grafik, didapatkan persamaan sebagai berikut:

𝑦 = 13,295𝑋 + 7,01

−𝑎. 𝑥 = −𝑦 + 𝑏 𝑎. 𝑥 = 𝑦 − 𝑏

𝑥 =𝑦 − 𝑏 𝑎

Perhitungan Xi pada suhu 72℃

𝑋𝑖 = 19 − 7,011

13,295 = 0,860 d. Perhitungan 𝑃_𝑠𝑎𝑡

Diketahui tetaapan Antoine senyawa etanol:

y = 13.295x + 7.0117 R² = 0.8118

0 5 10 15 20 25

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

(29)

29 A= 804494 mmHg

B= 1554,3 mmHg C= 222,6 mmHg

ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 𝐴 − ( 𝐵 𝑇 + 𝐶)

ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 804494 𝑚𝑚𝐻𝑔 − ( 1554,3 𝑚𝑚𝐻𝑔 𝑇 + 222,6 𝑚𝑚𝐻𝑔) 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 201,802 𝑚𝑚𝐻𝑔

e. Perhitungan yi Diketahui

𝑃 = 760 𝑚𝑚𝐻𝑔 Rumus:

𝑦𝑖 =𝑥𝑖. 𝑃_𝑠𝑎𝑡 𝑃

𝑦𝑖 =0,742 ∙ 201,802 𝑚𝑚𝐻𝑔

760 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 0,197 f. Menghitung konstanta

𝐾 =𝑦𝑖 𝑥𝑖

𝐾 =0,197 0,742 = 0,265 2. Perhitungan 20%

a. Perhitungan air dan alkohol (volume) M₁ = 70%

M₂ = 20%

V₂ = 20 mL V₁ = ? Jawab:

Volume Alkohol

𝑀₁. 𝑉₁ = 𝑀₂. 𝑉₂ 𝑀₁. 𝑉₁ = 20% ∙ 20 𝑚𝑙

70%

(30)

30 𝑉₁ = 5,71 ml Volume Air

𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 20 𝑚𝑙 − 5,71 𝑚𝑙 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 14,29 𝑚𝑙

= 0,781𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 5,71 𝑚𝑙

= 4,459𝑔𝑟 - n Alkohol

𝑛_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙} =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀 =^{4,459 𝑔𝑟}

46_𝑚𝑜𝑙^𝑔𝑟

= 0,096𝑚𝑜𝑙 2) Perhitungan n air

- Massa Air

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 = 𝜌_𝑎𝑖𝑟 ∙ 𝑉_𝑎𝑖𝑟

= 0,781𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 14,29 𝑚𝑙

= 13,918 𝑔𝑟 - n Air

𝑛_𝑎𝑖𝑟 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀 =^{13,918 𝑔𝑟}

= 0,773𝑚𝑜𝑙

3) Perhitungan Fraksi mol (X) pada Konsentrasi 20%

𝑋 = 𝑛_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙} 𝑛_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙}+ 𝑛_𝑎𝑖𝑟

𝑋 = 0,096 𝑚𝑜𝑙 0,096 𝑚𝑜𝑙 + 0,773 𝑚𝑜𝑙

(31)

31 𝑋 = 0,0111

𝑥𝑖 =18,89 − 7,011

13,295 = 0,893

d. Perhitungan 𝑃_𝑠𝑎𝑡 A= 8,04494 mmHg B= 1554,3 mmHg C= 222,6 mmHg

ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 8,04494 𝑚𝑚𝐻𝑔 − ( 𝐵 𝑇 + 𝐶)

ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 8,04494 𝑚𝑚𝐻𝑔 − ( 1554,3 𝑚𝑚𝐻𝑔 343,15 + 222,6 𝑚𝑚𝐻𝑔) 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 199,859 𝑚𝑚𝐻𝑔

e. Perhitungan yi Diketahui:

𝑦𝑖 =0,726 ∙ 199,859 𝑚𝑚𝐻𝑔 760 𝑚𝑚𝐻𝑔 𝑦𝑖 = 0,190

f. Mengitung konstanta 𝐾 =𝑦𝑖

𝑥𝑖

𝐾 =0,190 0,762 = 0,263 3. Perhitungan 30%

(32)

32 a. Perhitungan air dan alkohol (volume)

M₁ = 70%

M₂ = 30%

V₂ = 20 mL V₁ = ? Jawab:

Volume Alkohol

𝑀₁. 𝑉₁ = 𝑀₂. 𝑉₂ 𝑀₁. 𝑉₁ = ^{30% .20𝑚𝑙}

70%

𝑉₁ = 8,57 mL Volume Air

𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 20 𝑚𝑙 − 8,57 𝑚𝑙 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 11,43 𝑚𝑙

= 0,781𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 8,57 𝑚𝑙

= 6,69 𝑔𝑟 - n Alkohol

𝑛_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙} =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀 =^{6,69 𝑔𝑟}

= 0,145𝑚𝑜𝑙 2) Perhitungan n air

- Massa Air

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 = 𝜌_𝑎𝑖𝑟 ∙ 𝑉_𝑎𝑖𝑟

= 0,974𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 11,43 𝑚𝑙

= 11,13 𝑔𝑟

(33)

33 - n Air

𝑛_𝑎𝑖𝑟 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀 = ^{11 𝑔𝑟}

18^𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙

= 0,61𝑚𝑜𝑙

𝑋 = 0,145 𝑚𝑜𝑙 (0,145 + 0,618) 𝑚𝑜𝑙 𝑋 = 0,19

𝑥𝑖 =19 − 7,011

Diketahui tetapan Antoine senyawa etanol:

A=8,04494 mmHg B=1554,3 mmHg C=222,6 mmHg

ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 𝑒𝑥𝑝 8,04494 𝑚𝑚𝐻𝑔 − ( 𝐵 𝑇 + 𝐶)

ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 8,04494 𝑚𝑚𝐻𝑔 − ( 1554,3 𝑚𝑚𝐻𝑔 342,15 + 222,6 𝑚𝑚𝐻𝑔)

= 5,293

𝑃𝑠𝑎𝑡 = 1,666 𝑚𝑚𝐻𝑔 e. Perhitungan yi

Diketahui:

𝑃 = 760 𝑚𝑚𝐻𝑔

(34)

34 Rumus:

𝑦𝑖 =0,90 ∙ 198,889 𝑚𝑚𝐻𝑔

760 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 0,261

f. Menghitung konstanta 𝐾 =𝑦𝑖

𝑥𝑖

𝐾 =0,261 0,90 = 0,194 4. Perhitungan 40%

M₂ = 40%

V₂ = 20 mL V₁ = ? Jawab:

Volume Alkohol

𝑀₁. 𝑉₁ = 𝑀₂. 𝑉₂ 𝑀₁. 𝑉₁ = ^{40%.20𝑚𝑙}

70%

𝑉₁ = 11,43 mL Volume Air

𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 20 𝑚𝐿 − 211,43 𝑚𝐿 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 8,57 𝑚𝐿

= 0,781𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 11,43𝑚𝑙

(35)

35

𝑛_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙} =^{𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎}

𝐵𝑀

=8,92𝑔𝑟 46 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙 = 0,194 𝑚𝑜𝑙 2) Perhitungan n air

- Massa Air

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 = 𝜌_𝑎𝑖𝑟∙ 𝑉_𝑎𝑖𝑟

= 0,974𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 8,52𝑚𝑙 = 8,34 𝑔𝑟

- n Air

𝑛_𝑎𝑖𝑟 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀 =^{8,34 𝑔𝑟}

18^𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙

= 0,463 𝑚𝑜𝑙

= 0,194 𝑚𝑜𝑙 (0,194 + 0,463) 𝑚𝑜𝑙 = 0,205

𝑥𝑖 =19 − 7,011

A= 8,04494 mmHg B= 1554,3 mmHg C= 222,6 mmHg

(36)

36 ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 𝐴 − ( 𝐵

𝑇 + 𝐶)

Diketahui:

Rumus:

𝑦𝑖 =0,90 ∙ 197,920 𝑚𝑚𝐻𝑔

760 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 0,234

f. Menghitung Konstanta 𝐾 =𝑦𝑖

𝑥𝑖

𝐾 =0,234 0,90 = 𝑂, 260 5. Perhitungan 50%

M₂ = 50%

V₂ = 20 ml V₁ = ? Jawab:

Volume Alkohol

𝑀₁. 𝑉₁ = 𝑀₂. 𝑉₂ 𝑀₁. 𝑉₁ = ^𝑀²^.𝑉²

70%

(37)

37 𝑉₁ = 14,29 ml Volume Air

𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 20 𝑚𝑙 − 14,29 𝑚𝑙 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 5,71 𝑚𝑙

1) Perhitungan n Alkohol - Massa Alkohol

= 0,781𝑔𝑟

𝑚𝑙∙ 14,29 𝑚𝑙 = 11,6 𝑔𝑟

- n Alkohol

𝑛_{𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙} = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀

=11,16 𝑔𝑟 46 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙

= 0,242 𝑚𝑜𝑙 2) Perhitungan n Air

- 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 = 𝜌_𝑎𝑖𝑟∙ 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 0,974^𝑔𝑟

𝑚𝑙. 5,71 𝑚𝑙

= 5,561 𝑔𝑟 - n Air

𝑛_𝑎𝑖𝑟 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀

𝑛_𝑎𝑖𝑟 =5,71 𝑔𝑟 18 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙 = 0,308 𝑚𝑜𝑙

3) Perhitungan fraksi mol (X) pada konsentrasi 50%

= 0,242 𝑚𝑜𝑙 (0,242 + 0,308) 𝑚𝑜𝑙

(38)

38 = 0,44

𝑥𝑖 = 19 − 7,011

A= 8,04494 mmHg B= 1554,3 mmHg C= 222,65 mmhg

𝑃𝑠𝑎𝑡 = 197,920

e. Perhitungan yi Diketahui:

𝑦𝑖 = 𝑥𝑖. 𝑃𝑠𝑎𝑡 760 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑦𝑖 =0,901 × 197,920 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝐾 =0,193 0,742 = 0,260 6. Perhitungan 60%

(39)

39 M₂ = 60%

V₂ = 20 mL V₁ = ? Jawab:

Volume Alkohol

𝑀₁. 𝑉₁ = 𝑀₂. 𝑉₂ 𝑀₁. 𝑉₁ = ^{60%∙20𝑚𝐿}

70%

𝑉₁ = 2,86 ml Volume Air

𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 20 𝑚𝑙 − 2,86 𝑚𝑙 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 17,14 𝑚𝑙

= 0,781𝑔𝑟

𝑚𝑙. 2,86 𝑚𝑙

𝑛 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀

𝑛 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 =13,386 𝑔𝑟 46 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙 𝑛 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 = 0,291 𝑚𝑜𝑙 2) Perhitungan n Air

- Massa Air

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 = 𝜌_𝑎𝑖𝑟∙ 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 0,974𝑔𝑟

𝑚𝑙. 2,86 𝑚𝑙 = 2,785 𝑔𝑟

(40)

40 - n Air

𝑛 𝑎𝑖𝑟 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀

𝑛 𝑎𝑖𝑟 =2,785 𝑔𝑟 18 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙 𝑛 𝑎𝑖𝑟 = 0,154 𝑚𝑜𝑙

3) Perhitumham fraksi mol (X) pada konsentrasi 60%

𝑋 = 𝑛 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑛 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 + 𝑛 𝑎𝑖𝑟 = ^{0,291 𝑚𝑜𝑙}

(0,291 +0,154) 𝑚𝑜𝑙

= 0,652

Berdasarkan gambar grafik, didapatkan persamaan sebagai berikut:

𝑋𝑖 =19 − 7,011

Diketahui tetapan Antoine etanol A= 8,04494 mmHg

B= 1554,3 mmHg C= 222,65 mmHg

ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 8,04494 𝑚𝑚𝐻𝑔 − ( 1554,3 𝑚𝑚𝐻𝑔

338,15 + 222,65 𝑚𝑚𝐻𝑔)

= 195,022 mmHg e. Perhitungan yi

Diketahui:

Rumus:

(41)

41 𝑦𝑖 =𝑥𝑖. 𝑃𝑠𝑎𝑡

𝑃

𝑦𝑖 =0,742 × 195,022 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝐾 =0,190 0,742 = 0,256 7. Perhitungan 70%

M₂ = 70%

V₂ = 20 ml V₁ = ? Jawab:

Volume Alkohol:

𝑀₁. 𝑉₁ = 𝑀₂. 𝑉₂ 𝑀₁. 𝑉₁ = ^70%.𝑉²

70%

𝑉₁ = 20 ml Volume Air

𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 20 𝑚𝑙 − 20 𝑚𝑙 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 0 𝑚𝑙

= 0,781𝑔𝑟

𝑚𝑙. 20 𝑚𝑙 = 15,61 𝑔𝑟

- n Alkohol

(42)

42 𝑛 𝐴𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎

𝐵𝑀

=15,61 𝑔𝑟 46 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙 = 0,339 𝑚𝑜𝑙 2) Perhitungan n air

- Massa Air

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 = 𝜌_𝑎𝑖𝑟∙ 𝑉_𝑎𝑖𝑟 = 0,974^𝑔𝑟

𝑚𝑙. 0 𝑚𝑙 = 0 𝑔𝑟

- n Air

𝑛 𝑎𝑖𝑟 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐵𝑀

= 0 𝑔𝑟 18 𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙 = 0 𝑚𝑜𝑙

3) Perhitungan mol (X) pada konsentrasi 70%

𝑋 = 𝑛 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑛 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 + 𝑛 𝑎𝑖𝑟

= 0,339 𝑚𝑜𝑙 0,339 𝑚𝑜𝑙 + 0 𝑚𝑜𝑙 = 1

c. Perhitungan xi pada konsentasi 70%

𝑥𝑖 =19 − 7,011

Diketahui tetapan antoine senyawa etanol:

A= 8,04494 mmHg B= 1554,3 mmHg C= 222,65 mmHg

(43)

43

ln 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 8,04494 𝑚𝑚𝐻𝑔 − ( 1554,3 𝑚𝑚𝐻𝑔

336,15 + 222,65 𝑚𝑚𝐻𝑔 )

Diketahui:

𝑦𝑖 =𝑥𝑖. 𝑃𝑠𝑎𝑡 𝑃

=0,421 × 193,097 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝐾 = 0,188 0,7421

= 0,254

(44)

44 G. Pembahasan

Kesetimbangan merupakan suatu keadaan dimana tidak terjadi perubahan sifat mikroskopis dari sistem terhadap waktu. Semakin dekat keadaan sistem dengan titik kesetimbangan maka semakin kecil gaya penggerak proses, semakin kecil pula laju proses dan akhirnya sama dengan nol bila titik kesetimbangan sudah tercapai. Jadi titik kesetimbangan hanya bisa tercapai secara teoritis dalam waktu yang tidak terhingga, seperti pada kesetimbangan umumnya. Kesetimbangan uap-cair dapat ditentukan Ketika ada variabel yang tetap (konstan) pada suatu waktu tertentu.

Percobaan pada praktikum kali ini mengenai kesetimbangan uap-cair pada sitem biner. Larutan biner merupakan larutan yang mengandung komponen zat terlarut dan komponen pelarut. Larutan biner yang digunakan dalam percobaan ini adalah alcohol dan aquades, dimana aquades sebagai pelarutnya. Larutan biner memiliki beberapa sifat yaitu homogen dalam seluruh sistem larutan, tidak mempunyai entalpi pencampuran, dan tidak ada volume pencampuran. Larutan dari fase alkohol-aquades akan saling berinteraksi melalui ikatan hydrogen. Hal ini membuat campuran dapat saling melarutkan atau homogen. Alkohol memiliki titik didih yang lebih rendah dari aquades. Larutan campuran alkohol dan aquades akan membentuk suatu azeotrope, dimana azeotrope merupakan campuran zat dengan fase uap (destilasi) dan fase cair (residu) memilki komposisi yang sama. Hal ini terjadi akibat ikatan antar molekul pada kedua larutannya. Komposisi larutan campuran dibuat berbeda untuk mengetahui untuk mengetahui jumlah alkohol yang teruapkan dalam proses destilasi sebagai uap yang akan diuji konsentrasi alkohol menggunakan brix alkohol. Hasil pengukuran masing-masing konsentrasi akan menghasilkan kadar alkohol dalam destilat dan residu. Semakn banyak komposisi alkohol dalam campuran larutan biner, maka akan semakin mudah produk alkohol murni untuk dihasilkan. Hal ini dikarenakan interaksi antara alkohol dengan air tidak terlalu kuat dan tidak banyak dibandingkan dengan komposisi alkohol yang rendah.

Tetesan uap pertama disebut acuan, bahwa proses destilasi sudah berakhir.

(45)

45

Larutan campuran biner alkohol-aquades merupakan deviasi negatif dan Hukum Raoult, Menurut Moore (1980), mengatakan bahwa kecenderungan alkohol untuk teruapkan dalam larutan akan rendah dibandingkan dalam larutan murni, hal ini dikarenakan gaya tarikan antar molekul yang tidak disukai (air) akan lebih besar daripada gaya tarikan molekul yang disukai dalam larutan murninya.

Gambar 3.1 Hubungan antara allkohol dengan nilai brix

Dari Gambar 3.1 “hubungan antara konsentrasi alkohol dengan nilai brix”

dapat dilihat bahwa semakin tinggi konsentrasi dari alkohol maka akan semakin tinggi juga nilai brix yang dihasilkan, dan sebaliknya dimana semakin rendah konsentrasi maka semakin rendah nilai brix yang dihasilkan. Apabila jumlah aquades yang teruapkan pada alkohol maka nilai brix yang dihasilkan juga mengakami peningkatan. Semakin besar % volume alkohol maka semakin besar pula hasil brix yang diperoleh.

Pada gambar 4.1 didapatkan kurva standarisasi pada keadaan setimbang dan dari grafi dapat diambil hubungan dalam bentuk persamaan linear y = 13.295x + 7.0117, pada kurva tersebut juga diperoleh nilai R² = 0.8118. Nilai tersebut merupakan gradien atau garis lurus yang menyatakan tingkat ketelitian dari data yang diperoleh dan berdasarkan nilai tersebut tingkat ketelitian hasil yang diperoleh masih terbilang rendah dikarenakan tidak mencapai standar penelitian

y = 13.295x + 7.0117 R² = 0.8118

0 5 10 15 20 25

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

(46)

46

yaitu berkisar antara 0,90 hingga 1,00 maka percobaan tidak sesuai dengan nilai R² standar penelitian.

Gambar 3.2 Grafik kesetimbangan antara Suhu dengan Xi

Dari Gambae 3.2 “Hubungan antara suhu dengan Xi dapat dilihat bahwa pada suhu 70℃ hasil brix yang diperoleh yaitu 18,9 hal ini menunjukkan bahwa nilai brix pada suhu 70℃ lebih rendah dibandingkan pada suhu lainnya yang memperoleh nilai brix yang sama yaitu 19.

Gambar 3.3 Grafik kesetimbangan antara Suhu dengan Konstanta

Berdasarkan Gambar 3.3 “Hubungan antara nilai konstanta dengan suhu “ dapat dilihat bahwa adanya hubungan yang berbanding lurus antara konstanta

0.265 0.263

0.194 0.26 0.256 0.26

0.254

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73