HUKUM TERMODINAMIKA I Disebut juga Hukum kekekalan energi

HUKUM TERMODINAMIKA I • Disebut juga Hukum kekekalan energi : Jumlah energi dalam suatu sistem adalah tetap • Perumusan hukum termodinamika I : Walaupun energi berada dalam berbagai bentuk jumlah energi total adalah tetap, dan apabila suatu energi hilang dari satu bentuk maka pada waktu yang bersamaan energi itu berubah menjadi bentuk lain.

Sistem tertutup •

Sistem Terbuka •

Ada hubungan energi dakhil dan entalpi. Entalpi dari suatu sistem dinyatakan secara matematis dengan persamaan : U= energi dakhil P= tekanan V = volume Dalam bentuk diferensial : Integralkan diperoleh :

Pada keadaan 1 : Volume = V 1, luas penampang pipa =A 1 Panjang (l) = V 1/A 1 Gaya yang bekerja pada permukaan : F 1=P 1. A 1 Kerja yang dilakukan oleh gaya ini untuk mendorong fluida sepanjang l adalah : W 1=F 1. l=P 1. A 1(V 1/A 1)=P 1. V 1 Pada keadaan 2 : Analog : W 2=P 2. V 2

W merupakan jumlah kerja yang dilakukan oleh fluida : •

Contoh Air pada 200 0 F dipompa dari tangki penyimpanan dengan kecepatan 50 gallon/menit dengan pompa. Motor menggerakkan pompa dengan energi 2 Hp. Air melalui heat exchanger membuang panas sebanyak 40. 000 BTU/menit. Air ini dipompa ke tangki berikutnya dengan ketinggian 50 ft dari tangki yang pertama. Berapa suhu air masuk tangki kedua.

Diketahui : • 1 ft 3 = 7, 48 gallon • 1 BTU = 778 ft. lbf • 1 Hp = 33. 000 ft. lbf/menit Steam table : • 200 0 F diperoleh V=0, 01663 ft 3/lbm • 200 0 F diperoleh H=167, 99 BTU/lbm • 100 0 F diperoleh H=67, 97 BTU/lbm • 102 0 F diperoleh H=69, 96 BTU/lbm

PR 1 Air dipompa dari dasar sumur dengan kedalaman 15 ft, kecepatan 200 gall/j kedalam suatu tangki penyimpan dengan ketinggian 165 ft diatas tanah. Untuk mencegah pembekuan karena udara yang dingin dipasang suatu pemanas berkapasitas 30000 BTU/j. Panas hilang dari sistem 25000 BTU/j. Suhu air masuk ke tangki penyimpan 40 0 F dengan menganggap air sumur 35 0 F. Hitung kerja yang digunakan untuk memompa air tersebut (Hp).

Diketahui : rapatan air =62, 4 lbm/ft 3 1 ft 3= 7, 48 gall 1 BTU = 778 ft. lbf 1 Hp = 550 ft. lbf/s

PR 2 Udara mengalir melalui pipa horizontal. Kecepatan dan temperaturnya pada suatu tempat 100 ft/s dan 200 0 F, sedangkan pada tempat yang lain 1000 ft/s. Kalau sepanjang pipa dianggap tidak ada gesekan, panas yang ditambahkan, kerja yang diberikan dan udara dianggap gas ideal, berapa temperatur di tempat kedua. Cp udara=7 BTU/lbmol. 0 R.

PR 3 • Udara mengalir melalui pipa horizontal yang diameternya berubah-ubah. Kecepatan dan temperaturnya pada suatu tempat 100 ft/s dan 200 0 F, sedangkan pada tempat yang lain 1000 ft/s. Kalau sepanjang pipa dianggap tidak ada gesekan, panas yang ditambahkan, kerja yang diberikan, berapa temperatur ditempat kedua. Diketahui Cp udara = 7 BTU/(lbm. 0 F)