Asas Teknik Kimia

Pada mata kuliah Asas Teknik Kimia sebagai dasar awal yang penting adalah pengertian sistem. Satuan dan fungsi/sist. Dimensi.

Sist. Satuan/besaran pokok satuan secara umum terbagi 2 bagian yaitu :

1. Satuan dasar dan dimensi dasar.Contoh :

a. Panjang dengan rumus dimensi : Lb. Massa dengan rumus dimensi : Mc. Waktu dengan rumus dimensi : θd. Suhu dengan rumus dimensi : T

2. Satuan turunan dan dimensi turunanGabungan dari 2 dimensi atau lebih yang didapat dengan jalan mengoperasikan satuan atau dimensi dasar.Contoh :

a. Kecepatan dengan rumus dimensi : L/θb. Percepatan dengan rumus dimensi : L/θ2

Fungsi dimensi :

Untuk memeriksa suatu persamaan dimana ruas kiri harus sama dengan ruas kanan.

Contoh : Vt = Vo + at

L/θ = L/θ + L/θ2 x θ

L/θ = L/θ + L/θ

Pada umumnya secara praktis di dalam perhitungan Teknik Kimia sist. Satuan terbagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Sist. Satuan Inggris ( FPS )- Panjang dinyatakan dalam foot atau feet- Massa dinyatakan dalam pound atau lb- Waktu dinyatakan dalam second.

2. Sis. Satuan Internasional ( SI ) atau MKS- Panjang dinyatakan dalam meter- Massa dinyatakan dalam kilogram- Waktu dinyatakan dalam second.

3. Sist. Satuan CGS- Panjang dinyatakan dalm cm- Massa dinyatakan dalam gram- Waktu dinyatakan dalam second

Secara praktis sangat sulit penggunaan sist satuan berdasarkan FPS, MKS atau CGS saja, maka untuk penyelesaian soal secara umum dibutuhkan DAFTAR KONVERSI SATUAN untuk mengubah atau menyeragamkan satuan yang dipakai.

Contoh :

Pada umumnya berat jenis (density) lebih sering dinyatakan dalam gram/cm3 dari pada kg/m3 atau lb/ft3 (= lb/cuft).

Contoh Soal.

1. Selesaikan :a. 1 ft + 3 detikb. 1 hp + 300 watt

Penyelesaian :

a. Persamaan tak dapat diselesaikan karena dimensi satuan yang digunaka berbeda, dimana : ft sebagai satuan panjang dan detik sebagai satuan waktu.

b. Persamaan dapat diselesaikan karena keduanya satuan dimensi energy, hanya sistem satuannya berbeda maka dibutuhkan daftar konversi satuan.

2. Suatu gas mengalir secara turbulen dalam suatu pipa mempunyai persamaan perpindahan panas sebagai berikut :

h = 16, 6 x Cp x G0,8

D0,2

Dimana :

Cp = Kapasitas panas pada tekanan konstan (BTU/lb.oF)

G = Kecepatan massa persatuan luas (lb/jam.ft2)

D = Diameter pipa bagian dalam ( ft )

h = Koefisien perpindahan panas secara konveksi (BTU/jam.ft2.0F)

A = Konstanta = 16,6

Nyatakan persamaan di atas dalam bentuk :

h1 = A1 Cp1 x G1 0,8

D1 0,2

Dimana :

Cp = Kapasitas panas pada tekanan konstan ( Kkal/kg.0C )

G1 = Kecepatan massa persatuan luas ( kg/jam.m2 )

D1 = Diameter pipa bagian dalam ( m )

h1 = Koefisien perpindahan panas secara konveksi

( Kkal/jam.m2.0C )

A1 = Konstanta

Dari data konversi diketahui :

1 Kkal = 3,966 BTU ; 1 kg = 2,205 lb ; 1m = 3,281 ft

Penyelesaian :

Cp ( BTU ) = Cp1 ( Kkal)

(lb. oF) kg. oC

Cp

Cp = 0,9992 Cp1

( D ) 0,2 ( ft )0,2 = ( D1)0,2 ( m )0,2

( D ) 0,2 ( ft )0,2 = ( D1)0,2 (3,281ft )0,2

( D ) 0,2 = 1,268 ( D1)0,2

h = 0,2046 h1

h =

0,2406 h1 =

h1 = 17,9785 Cp1 x G1 0,8

D1 0,2

Sistem dimensi dapat dibedakan berdasarkan macam dan jumlah dimensi dasar yang dipakai.

1. Sistem absolute.Dimensi dasar yang dipakai adalah :

- panjang ( L )- massa ( M )- waktu ( θ )- suhu ( T )

Dalam sistem absolute tersebut, dimensi gaya sebagai berikut :F = M x aGaya = F = fMassa = MPercepatan = a = L/θ2

F = M x L/θ2 = ML/ θ2

2. Sistem gravitasional, menetapkan dimensi dasar :- gaya : F- panjang : L- waktu : θ- suhu : T-

3. Sistem dimensi ketiga merupakan kombinasi antara kedua sistem tersebut di atas menggunakan dimensi dasar :

- gaya : F- panjang : L- waktu : θ- suhu : T- massa : M

4. Sistem dimensi keempat menggunakan dimensi dasar :- massa : M

- energi : E- panjang : L- waktu : θ- suhu : T

Tabel sistem satuan

Dimensi Sistem AbsolutML θT

Sistem GravitasionalFL θT

SistemF ML θT

SistemMEL θT

Massa M M MPanjang L L L LWaktu Θ θ θ θSuhu T T T TGaya ML2/θ2 F F ML/θ2 or E/LEnergi ML2/θ2 F.L ML2/θ2

or F.LE

Luas L2 L2 L2 L2

Volume L3 L3 L3 L3

Densitas M/ L3 F. θ2/ L2 M/ L3 M/ L3

Kecepatan L/θ L/θ L/θ L/θPercepatan L/θ2 L/θ2 L/θ2 L/θ2

Kapasitas panas

L2/θ2T L2/θ2T L2/θ2T E/MT

Konduktivitas panas

ML/ θ3T F/ θT F/ θT orML/ θ3T

E/ θLT

Contoh Soal

Buktikan bahwa bilangan Graetz ( NGZ ) merupakan bilangan yang tidak berdimensi atau tidak mempunyai satuan.

Penyelesaian :

atau

Soal Tugas Kelompok I