1. Hitunglah perubahan entalpi gas ideal untuk p-xilena antara
289 dan 811 K (61 dan 1000 oF), asumsi persamaan kapasitas panas
gas ideal adalah (T dalam Kelvin) :Cop = -7,388 + (14,9722 x 10-2)T
(0,8744 x 10-4)T2 + (0,019528 x 10-6)T3
Penyelesaian :Perbedaan entalpi gas ideal (Ho2 - Ho1) diperoleh
dengan integrasi persamaan Cop antara interval dua suhu :(Ho2 -
Ho1) = = -7,388 + (14.9722 x 10-2)T (0,8744 x 10-4)T2 + (0,019528 x
10-6)T3]dTPenyelesain dengan Matlab
2. Dua buah besaran yang sangat penting dalam pembelajaran
proses-proses fermentasi adalan laju pembebasan CO2 dan laju
pengambilan O2. Hal tersebut dihitung dari analisis eksperimental
dari gas masuk dan gas keluar fermentor, dan laju alir, temperatur
dan tekanan dari gas-gas ini. Rasio pembebasan CO2 terhadap
pengambilan O2 menghasilkan RQ (Respiratory Quotient) yang
merupakan barometer aktivitas metabolik dari mikroorganisme. Laju
di atas dapat dintegrasikan untuk memperoleh jumlah keseluruhan
dari CO2 yang diproduksi dan oksigen yang dikonsumsi selama
fermentasi. Tabel berikut menunjukan laju respirasi dihitung dari
fermentasi Penicillium chrysogenum yang menghasilkan antibiotik
penicilin.Waktu Fermentasi(Jam)Laju Pembebasan CO2 (g/jam)Laju
Pengambilan O2 (g/jam)
14015,7215,49
14115,5316,16
14215,1915,35
14316,5615,13
14416,2114,20
14517,3914,23
14617,3614,29
14717,4212,74
14817,6014,74
14917,7513,68
Hitunglah jumlah keseluruhan CO2 yang dihasilkan dan O2 yang
dikonsumsi selama fermentasi berlangsung.Penyelesaian :Jumlah
keseluruhan CO2 yang dihasilkan dan O2 yang dikonsumsi selama
fermentasi berlangsung dapat diselesaikan dengan menggunakan
integral tentu metode trapezoidal dengan batas atas = 150 dan batas
bawah =140Metode Trapezoidal:
3. Suatu cairan newton mengalir secara laminar dann mantap pada
suatu bidang miring dengan kecepatan rata-rata 15 m/s. Bila tebal
cairan 2,5 mm, lebar 10 mm dan densitas caiaran 0,8 x 10-3 kg/m3,
berapakah laju alir massa cairan tersebut?
Penyelesaian :Diketahui : = 15 m/s = 0,8 x 10-3 kg/m3 W = 10 mm
= 0,01 m = 2,5 mm = 0,0025 mdari peristiwa perpindahan momentum
diperoleh persamaan sebagai berikut
Sehingga;
Penyelesaian dengan matlab:
3. Berikut ini merupakan data hasil fermentasi Penicillin
Waktu(Jam)Konsentrasi Penicillin(Unit/mL)Waktu(Jam)Konsentrasi
Penicillin(Unit/mL)
001209430
2010614010950
40160016010280
6030001809620
8058102009400
1008600
Tentukanlah konsentrasi Penicillin saat t = 130 jam!Penyelesain
:Waktu : tKonsentrasi : CPenyelesaian dengan Matlab
4. Data berikut diambil dari steam table untuk superheated
steamP (bar)kJ/kg50 oC75 oC100 oC150 oC
250H230,7334437,8647,7
U205,7308,7412,1620,8
300H235338,1441,6650,9
U205307,7410,8618,7
500H251,9354,2456,8664,1
U202,4304405,8611
a. Hitunglah entalpi (H) pada 275 bar dan 75 oCb. Hitunglah
energi dalam (U) pada 345 bar dan 125 oCPenyelesain :a.
5. Sebuah tangki berbentuk silinder dengan luas penampang 5 m2
dan tinggi 10 m, mula-mula berisi air setengahnya. Kemudian ke
dalam tangki tersebut dialirkan air dengan laju yang tergantung
waktu yang diungkapkan dengan persamaan: Qi(t) = 2t. Pada saat yang
sama, keran (valve) dibagian bawah tangki dibuka sehingga air
mengalir dengan laju tergantung pada tinggi permukaan air di dalam
tangki dan diungkapkan dengan persamaan: Qo(t) = H/5. Keterangan:
H= tinggi permukaan air dalam tangki (m)t = waktu (jam)Qi = laju
alir masuk (m3/jam)Qo = laju alir keluar (m3/jam)Tentukan tinggi
permukaan air dalam tangki setelah 1jam air dialirkan ke dalam
tangki.Penyelesaian :Asumsi =konstanLaju massa masuk laju massa
keluar = laju akumulasiQi Qo = (V)Qi Qo = + V ; = konstan d = 0Qi
Qo = = Qi Qo (A.h) = Qi QoA + h = Qi Qo; A = konstan dA = 0A = Qi
Qo5 = 2t = 0,4t 0,04H
Penyelesaian dengan Matlab
6. Suatu reaksi berlangsung dalam reaktor semi batch dengan
skema reaksi sebagai berikut :CABr1r2r3
r1 = 0,1 CA2; r2 = 0,05 CB;r3 = 0,05 CB2. Mula-mula reaktor
hanya berisi cairan inert dengan volume (Vo) 50 liter. Mulai t = 0
detik suatu larutan A dengan konsentrasi (CA0) 5 mol/liter dan laju
alir (Q0) 10 liter/detik dialirkan ke dalam reaktor secara
kontinu.
Neraca mol unsteady-state untuk masing-masing komponen di dalam
reaktor adalah : Q0. CA0 + VR (r1 + r2) VR (r1 r2 r3) VR (r3)dengan
ketentuan : ; VR = Q0.t + V0 Nilai awal : pada t = 0 nA = nB = nC =
0Berapakah besar nA, nB, dan nC setelah 20 detik?Penyelesaian : 50
(5) + (50t + 100) 250 + 0,05nB
....................................................(1)
() 0,05nB
....................................................(2)
....................................................(3)Penyelesaian
dengan Matlab
Berikut ini merupakan data titik beku dan titik didih etilen
glikol pada berbagai konsentrasi
Konsentrasi etilen glikol (%)Titik beku (oF)Titik didih (oF)(1
atm)
0,032,0212
5,029,4213
10,026,2214
15,022,2215
20,017,9216
21,016,8216
22,015,9216
23,014,9217
24,013,7217
25,012,7218
Berapakah titik beku dan titik didih etilen glikol pada
konsentrasi 22,5 %
Misalkan suhu pada suatu titik dalam kubus diberikan oleh
persamaan T = xyzTentukanlah suhu rata-rata dalam kubus dengan
sudut yang berlawanan pada (0, 0, 0) dan (2, 2, 2).Penyelesaian
:Dalam dua dimensi suhu di pada setiap titik dan dibagi dengan luas
di sini suhu ditambahkan dan dibagi dengan volume, 8: