NERACA ENERGI
PERCOBAAN VI
(Praktikum Dasar Teknik Proses)
Kelompok
: 5
Agus
Setiawan B1315002
Ayu
Nurmalasari B1315012
Jamilah B1315028
Muslimin
Al Maarif B1315045
Rizal
Fahlupi B1315064
PROGRAM
STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
POLITEKNIK
NEGERI TANAH LAUT
PELAIHARI
2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Perpindahan
panas dari suatu zat ke zat lain sering terjadi berulang-ulang dalam industri
pangan. Seperti proses memasak, membakar, sterilisasi ataupun pendinginan
termasuk ke dalam perpindahan panas. Pada kebanyakan pengerjaan, diperlukan
pemasukan atau pengeluaran ka1or, untuk mencapai dan mempertahankan keadaan
yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Namun tidak jarang perpindahan
panas menjadi masalah, misalnya dalam
penyimpanan es. Es akan segera cair setelah beberapa waktu karena adanya perpindahan panas,
baik itu secara konveksi, konduksi ataupun radiasi. Untuk mengatasi masalah seperti itu, dibuat sebuah alat yang dapat memperlambat laju perpindahan panas
dengan menggunakan bahan-bahan yang dapat menahan panas
seperti logam dan plastik (Earle,R.L, 1983).
Pindah
panas adalah suatu proses yang dinamis, yaitu panas dipindahkan secara spontan
dari satu kondisi ke kondisi lain yang suhunya lebih rendah. Kecepatan pindah
panas ini akan bergantung pada perbedaan suhu antar kedua kondisi. Semakin
besar perbedaan, maka semakin besar kecepatan pindah panasnya. Panas bergerak
dari obyek panas ke obyek yang dingin, bertambah besar perbedaan kedua obyek, bertambah besar
panas yang dipindahkan. Makin tipis
dinding pengantara
atau penyekat kedua obyek, makin baik proses pemindahan panas (Holman, JP, 1995).
Oleh
karena itu, untuk lebih memahami proses pindah panas, terutama dalam proses
pendinginan dan pemanasan uap. Maka dilakukanlah praktikum neraca energi ini.
1.2
Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut :
a.
Mempelajari
proses transfer massa dan transfer energi
b.
Menghitung panas
reaksi
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Neraca
massa atau panas suatu sistem proses dalam industri merupakan perhitungan
kuantitatif dari semua bahan-bahan yang masuk, yang keluar, yang terakumulasi
(tersimpan) dan yang terbuang dalam sistem itu. Perhitungan neraca digunakan
untuk mencari variabel proses yang belum diketahui, berdasarkan data variabel
proses yang telah ditentukan/diketahui. Oleh karena itu, perlu disusun
persamaan yang menghubungkan data variabel proses yang telah diketahui dengan
variabel proses yang ingin dicari.
Perpindahan
kalor dari suatu zat ke zat lain seringkali terjadi dalam industri proses. Pada
kebanyakan proses diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor untuk mencapai
dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Kondisi
pertama yaitu mencapai keadaan yang dibutuhkan untuk pemrosesan, terjadi
umpamanya bila pengerjaan harus berlangsung pada suhu tertentu dan suhu ini
harus dicapai dengan jalan pemasukan atau pengeluaran kalor. Kondisi kedua
yaitu mempertahankan keadaan yang dibutuhkan untuk operasi proses, terdapat
pada pengerjaan eksoterm dan endoterm.
Penggunaan
energi dalam bentuk kalor sangat banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari
seperti memasak makanan, ruang pemanas atau pendingin dan lain-lain. Temperatur
merupakan sifat sistem yang menentukan apakah sistem berada dalam keadaan
kesetimbangan dengan sistem lain.
Jika
dua sistem dengan temperatur berbeda diletakkan dalam kontak termal, maka kedua
sistem tersebut pada akhirnya akan mencapai temperatur yang sama. Jika dua
sistem dalam kesetimbangan termal dengan
sistem ketiga, maka berada dalam
kesetimbangan termal satu sama lain.
Ada
beberapa hal mengenai perpindahan panas yaitu :
a.
Heat
Exchanger
Heat exchanger adalah adalah sistem
yang efisien untuk menukarkan panas dari satu medium ke medium lainnya. Objek
heat exchanger ini yaitu fluida, sehingga prosesnya mengalir. Kinerja heat
exchanger dapat dipengaruhi oleh penambahan dalam satu atau dua arah, yang akan
meningkatkan luas permukaan dan dapat saluran aliran fluida atau menyebabkan
turbulensi. Untuk efisiensi, heat exchanger dirancang untuk memaksimalkan luas
permukaan dinding antara kedua cairan, dan meminimalkan resistensi terhadap
aliran fluida melalui exchanger tersebut. Suhu yang terdapat dalam aliran heat
exchanger disebut Log Mean Temperature.
b. Perpindahan Panas Konduksi
Adalah suatu proses perpindahan
energi panas dimana energi panas tersebut mengalir dari daerah yang bersuhu
lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah dalam suatu medium padat atau
fluida yang diam.
Persamaan umum laju konduksi dikenal
dengan hukum Fourier (Fourier’s Law) [5] dirumuskan dengan :
Di mana :
Q
= laju pindah panas konduksi (Watt)
K
= koefisien pindah panas konduksi (W/mK)
A
= luas permukaan bahan (m2)
dT = perubahan suhu (K)
dx = perubahan panjang bahan (m)
Tanda negatif (-) menyatakan bahwa
panas berpindah dari media bertemperatur tinggi ke media yang bertemperatur
lebih rendah.
c. Perpindahan Panas Konveksi
Perpindahan panas konveksi adalah
perpindahan panas yang terjadi dari permukaan media padat atau fluida yang diam
menuju fluida yang mengalir (begerak) atau sebaliknya, dimana diantara keduanya
terdapat perbedaan temperature.
Persamaan perpindahan panas konveksi
dikenal sebagai hukum Newton untuk pendinginan (Newton’s Law of Cooling) [5]
yang dirumuskan dengan :
Di
mana :
Q
= laju pindah panas konveksi (Watt)
h
= koefisien pindah panas konveksi (W/m2K)
A
= luas permukaan bahan (m2)
∆T=
perubahan suhu antara permukaan bahan dan lingkungan (K)
d. Destilasi
Destilasi (penyulingan) adalah suatu
metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan
menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan
sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk
cairan.
Zat yang memiliki titik didih lebih
rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi
kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa
pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.
Model ideal destilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.
BAB III
METODE
3.1
Waktu dan Tempat
Praktikum ini
dilaksanakan pada hari Senin tanggal 21 Maret 2016 pukul 09.00-10.00 WITA di
Labolatoriun Pangan Teknologi Industri Pertanian Politeknik Negeri Tanah Laut.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang digunakan
dalam praktikum ini adalah kompor, panci, gelas ukur dan pengaduk kaca.
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan
dalam praktikum ini adalah es batu, NaOH, kalium iodida dan air.
3.3
Prosedur Kerja
1.
Menetukan neraca
massa dan neraca energi
Ditimbang
air dengan massa 100 gram dalam gelas ukur, diukur temperaturnya kemudian
dimasukkan es batu dengan berat tertentu, ditimbang campuran air dan es
tersebut, diukur temperaturnya. Dihitung panas campuran tersebut.
2.
Menghitung panas
pelarutan
1)
Ditimbang garam
2 gram dilarutkan dalam 100 mL air, diukur temperaturnya. Dipanaskan larutan
tersebut selama 3 menit diukur temperaturnya dan dihitung panas pelarutannya.
2)
Ditimbang 5 gram
Natrium Hidroksida (NaOH), dimasukkan dalam air sampai volume 50 mL, dihitung
panas pelarutan larutan tersebut.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil
Tabel 1. Data hasil pengamatan
|
No.
|
Jenis larutan
|
Massa (g)
|
Temperatur (°C)
|
Cp (Kapasitas panas)
(J/Kg. °C)
|
Panas
(J)
|
||
|
Awal
|
Akhir
|
Awal
|
Akhir
|
||||
|
1.
|
Air
+ Es batu
|
100,12
|
172,49
|
30
|
9
|
4.200
|
15.213,62
|
|
2.
|
Air
+ Garam
|
100,10
|
115,79
|
30
|
49
|
500
|
1.210,01
|
|
3.
|
Air
+ NaOH
|
50,4
|
52,71
|
30
|
49
|
3.330
|
3334,96
|
4.2
Pembahasan
Neraca energi adalah cabang
keilmuan yang mempelajari kesetimbangan energi dalam sebuah sistem. Dalam praktikum ini kami melakukan percobaan tentang neraca
energi. Bahan yang kami gunakan yakni meliputi air, garam, es batu dan NaOH. Percobaan
pertama yang kami lakukan adalah menetukan
neraca massa dan neraca energi. Petama-tama ditimbang air dengan massa 100,12
gram dalam gelas ukur, diukur temperaturnya yaitu sebesar 30°C. Kemudian
dimasukkan es batu dengan berat tertentu, ditimbang campuran air dan es
tersebut dan didapat hasilnya sebesar 172,49 gram, diukur temperaturnya yakni
sebesar 9°C. Langkah menghitung panas campuran tersebut dan didapat hasil 15.213,62Joule.
Percobaan kedua yaitu
menghitung panas pelarutan. Dalam menghitung panas pelarutan ada dua jenis
larutan yang kami ujikan dalam praktikum ini. Yang pertama adalah larutan air
ditambah gara. Mula-mula ditimbang garam 20 gram dilarutkan dalam 100 mL air,
diukur temperaturnya yaitu 30°C. Dipanaskan larutan tersebut selama 3 menit
diukur temperaturnya sebesar 49°C dan dihitung panas pelarutannya didapat hasil
sebesar 1.210,01
Joule. Kemudian yang kedua adalah
larutan air ditambah NaOH. Mula-mula ditimbang 5 gram Natrium Hidroksida
(NaOH), dimasukkan dalam air sampai volume 50 mL, dihitung panas pelarutan
larutan tersebut dan didapat hasil sebesar 3,33 Joule.
Adapun Natrium
Hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam labolatorium kimia.
Natrium Hidroksida ini bersifat lembab cair dan secara spontan menyerap
karbondioksida dari uadara bebas. Natrium Hidroksida sangat larut dalam air dan
akan melepaskan panas ketika dilarutkan, karena dalam proses pelarutannya dalam
air bereaksi secara eksotermis.
Dari hasil praktkum ini
dapat diketahui bahwa suatu sistem proses dalam praktikum ini merupakan
perhitungan kuantitatif dari semua bahan-bahan yang masuk, yang keluar, yang
terakumulasi (tersimpan) dan yang terbuang dalam sistem itu. Perhitungan neraca
digunakan untuk mencari variabel proses yang belum diketahui, berdasarkan data
variabel proses yang telah ditentukan/diketahui. Panas dipengaruhi oleh massa,
kapasitas panas dan suhu. Panas benbanding lurus dengan massa, kapasitas panas
dan suhu. Semakin besar massa, kapasitas panas dan suhu, semakin besar pula
panasnya.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa :
2.
Suatu sistem
proses dalam praktikum ini merupakan perhitungan kuantitatif dari semua
bahan-bahan yang masuk, yang keluar, yang terakumulasi (tersimpan) dan yang
terbuang dalam sistem itu.
3.
Panas reaksi
pada larutan air ditambah es batu adalah sebesar 15.213,62 joule, untuk larutan air ditambah garam
yang kemudian dipanaskan panas reaksinya sebesar 1.210,01 joule, dan untuk
larutan air ditambah NaOH panas reaksinya sebesar 3334,96 joule.
5.2
Saran
Adapun saran dalam
praktikum ini yaitu sealu menggunakan alat pelindung diri terutama saat
mengambil bahan yang akan berdampak buruk jika tersentuh kulit atau terhirup
melalui udara.
DAFTAR PUSTAKA
Earle,R.L.
1983. Satuan Operasi Dalam Pengolahan Pangan.
Holman,
JP. 1995. Perpindahan Kalor. Jakarta : Erlangga.
Rieko. 2009. https://rieko.wordpress.com/2009/12/30/dasar-neraca-massa-dan-energi/.
Diakses tanggal 1 April 2016
Sipriumbu.
2015. http://sipriumbu.blogspot.co.id/2015/06/neraca-perpindahan-panas-dan-pengukuran.html. Diakses
tanggal 1 April 2016
LAMPIRAN
1. Panas
air + es batu
Diketahui :
Massa =
172,49 g
=
0,17249 kg
Cp =
4.200 Kj/Kg°C
ΔT =
Tawal - Takhir
=
30°C – 9°C
=
21°C
Ditanyakan :
Q =
….?
Penyelesaian :
Q =
m.Cp. ΔT
=
(0,17249 kg) (4.200 Kj/Kg°C) (21°C)
=
15.213,62 Joule
2. Panas
air + garam
Diketahui :
Massa =
115,79 g
=
0,11579 Kg
Cp =
550 Kj/Kg°C
ΔT =
Tawal - Takhir
=
49°C – 30°C
=
19°C
Ditanyakan :
Q =
….?
Penyelesaian :
Q =
m.Cp. ΔT
=
(0,11579 kg) (550 Kj/Kg°C) (19°C)
=
1.210,01 Joule
Tidak ada komentar:
Posting Komentar