MM 091351 FENOMENA TRANSPORT KREDIT 3 SKS SEMESTER

MM 091351 FENOMENA TRANSPORT KREDIT: 3 SKS SEMESTER: 5 Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S. T. , M. Sc. BAHAN AJAR ON-LINE 6 JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER (ITS) SURABAYA

TRANSPORT MASSA

ALIRAN MASSA Sub-kompetensi: • Pembelajar mampu menjelaskan perilaku difusi material

DIFUSIVITAS DAN MEKANISME PERPINDAHAN MASSA • Definisi konsentrasi, kecepatan dan fluks massa • Hukum Ficks mengenai Difusi • Pengaruh temperatur dan tekanan pada difusivitas massa • Teori difusi biasa pada gas densitas rendah • Teori difusi biasa dalam cairan

Perhatikan fenomena pelarutan dalam air

DIFUSIVITAS DAN MEKANISME PERPINDAHAN MASSA • Hukum Fick tentang difusi yaitu pergerakan sebuah spesies, A, melalui campuran biner A dan B karena gradien konsentrasi A • Perpindahan spesies kimia dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah • Difusi lebih komplek dibandingkan dengan aliran viskositas dan konduksi panas karena menganalisis campuran. • Pada difusi campuran, kecepatan spesies individu berbeda • Konsentrasi, kecepatan dan fluks • Difusivitas biner • Difusi A dalam sistem biner A dan B terjadi karena gradien konsentrasi A. Difusi umum

• Difusi tekanan: gerakan A sebagai hasil dari gradien tekanan • Difusi panas: gerakan A karena gradien thermal • Difusi ditekan / dipaksa: gerakan A karena gaya luar yang tidak seimbang pada A dan B • Aturan notasi: sistem dua-komponen, menggunakan spesies A dan B; banyak-komponen, menggunakan spesies 1, 2, 3, etc A B

DEFINISI KONSENTRASI, KECEPATAN DAN FLUKS MASSA • Konsentrasi massa, ρi, yaitu massa spesies per unit volume solusi / larutan • Konsentrasi molar, c i= ρi/ Mi, yaitu jumlah mol per unit volume larutan • Fraksi massa, ωi = ρi/ ρ, yaitu konsentrasi massa i dibagi densitas massa total larutan • Fraksi mol, xi = ci / c, yaitu konsentrasi molar spesies i dibagi densitas molar total • Solusion / larutan adalah campuran gas, cairan atau padatan satu fasa • Perhatikan Tabel 16 1 – 1 • Pada difusi campuran, berbagai spesies kimia bergerak / berpindah dengan kecepatan yang berbeda • Kecepatan dalam campuran

• Kecepatan rata-rata massa lokal, v • ρv adalah laju lokal ketika massa melewati bidang • • potong tegak-lurus kepada kecepatan v. diukur dengan menggunakan pitot tube Kecepatan rata-rata molar v* Kecepatan rata-rata volume Kecepatan sebuah spesies dibandingkan dengan v atau v* disebut kecepatan difusi. Menunjukkan gerakan komponen i relatif terhadap gerakan lokal Kecepatan sistem

• Cairan A menguap dan berdifusi ke atas melalui tube • • / tabung / pipa panjang yang awalnya berisi uap B Ketika A menguap, ia mendorong B ke atas Tidak ada garis pembagi yang jelas antara uap murni A dan murni B. Perpindahan B ke atas diikuti perpaduan dua uap Titik manapun dalam kolom A bergerak ke atas lebih cepat daripada gerakan rata-rata keseluruhan dan B bergerak lebih lambat, karena difusi Fluks massa atau molar spesies i adalah kuantitas vektor untuk massa atau mol spesies i yang melewati unit area per unit waktu Fluks massa (n) dan molar (N) relatif terhadap koordinat stasioner Fluks massa (j) dan molar (J) relatif terhadap kecepatan massa-rata Fluks massa (j*) dan molar (J*) relatif terhadap kecepatan molar-rata

HUKUM FICK TENTANG DIFUSI • Difusivitas, D • Dalam sistem biner / dua komponen, DAB = DBA • Dikenal dengan Hukum Pertama Fick tentang difusi • Fluks difusi molar, JA* • Spesies A berdifusi (bergerak relatif dalam • • campuran) dalam arah menurun fraksi mol A Pernyataan matematika yang sepadan dengan Fick Bentuk Hukum Pertama Fick dalam bentuk NA, fluks molar relatif terhadap koordinat stationer

• Unit difusivitas massa DAB adalah cm 2 sec-1 atau ft 2 hr-1 • Difusivitas untuk gas

• Difusivitas untuk cairan

• Difusivitas untuk padatan

• Difusivitas gas densitas rendah hampir tidak • bergantung dengan komposisi, meningkat dengan temperatur dan berubah terbalik dengan tekanan. Difusivitas cairan dan padatan bergantung konsentrasi dan secara umum meningkat dengan temperatur