Penulis Soal 1 : Heat Effect
Berapakah temperatur maksimum yang bisa dicapai dari pembakaran sempurna 1 mol Metana dengan 20% Udara berlebih bila Metana dan Udara masuk ke raung bakar (Burner) pada 25 C
Gunakan data pada Tabel C1 dan C4 dari buku referensi "Introduction to chemical engineering thermodynamics" karangan Smith, Van Ness & Abbot
Gunakan data pada Tabel C1 dan C4 dari buku referensi "Introduction to chemical engineering thermodynamics" karangan Smith, Van Ness & Abbot
JAWABAN
Untuk menyelesaikan masalah ini, mula-mula kita ambil data kalor pembentukan standar dan konstanta A,B,C,D dari tabel C1 dan C4 referensi :
Mula-mula kita selesaikan terlebih dahulu neraca molnya
Reaksi yang terlibat adalah sebagai berikut:
Secara stoikiometri, 1 mol CH4 akan bereaksi dengan 2 mol O2 (koefisien reaksi). Sehingga mol O2 stoikiometri adalah = 2 mol. Dari ekses udara, kita hitung berapa O2 yang harus disuplai dengan rumus berikut:
Kemudian kita hitung mol tiap komponen,
Nitrogen tidak ikut bereaksi, namun keberadaannya akan mempengaruhi temperatur yang akan dicapai burner. Mol Nitrogen mula2 sama dengan Mol Nitrogen akhir karena tidak ikut bereaksi. Mol Nitrogen dapat dihitung menggunakan Mol Oksigen :
Sehingga, mol tiap2 komponen mula-mula dan setelah bereaksi dapat dikumpulkan pada tabel berikut:
Temperatur maksimum dapat dihitung bila kita asumsikan pembakaran dilaksanakan secara adiabatik, atau dengan kata lain tidak ada energi yang keluar maupun masuk ke sistem. (Q=H=0)
Neraca energi dapat dihitung dengan memperhatikan diagram berikut:
Neraca energi :
Mula-mula kita hitung terlebih dahulu Nilai Delta H pada 298 K dengan menggunakan data kalor pembentukan (Hf):
Untuk menyelesaikan masalah ini, mula-mula kita ambil data kalor pembentukan standar dan konstanta A,B,C,D dari tabel C1 dan C4 referensi :
Reaksi yang terlibat adalah sebagai berikut:
Secara stoikiometri, 1 mol CH4 akan bereaksi dengan 2 mol O2 (koefisien reaksi). Sehingga mol O2 stoikiometri adalah = 2 mol. Dari ekses udara, kita hitung berapa O2 yang harus disuplai dengan rumus berikut:
Temperatur maksimum dapat dihitung bila kita asumsikan pembakaran dilaksanakan secara adiabatik, atau dengan kata lain tidak ada energi yang keluar maupun masuk ke sistem. (Q=H=0)
Neraca energi dapat dihitung dengan memperhatikan diagram berikut:
Kemudian kita hitung nilai Delta H produk dengan menghitung Delta H masing-masing komponen produk
Untuk CO2,
Untuk H2O,
Untuk O2,
Untuk N2,
Lalu kita masukkan nilai-nilai Delta H tiap komponen diatas ke rumus beirkut dan kita jumlahkan. Akhirnya, dengan menggunakan solver, didapat nilai Temperatur maksimal yang bisa dicapai
Referensi :
[1] Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 7th Edition, J.M Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott