CONTOH SOAL :

1. Hitung tekanan uap pada suhu 250 oC dan densitas 20 kg/m3

menggunakan :

(a) persamaan gas ideal, (b) persamaan van der Waals, (c)

kompresibilitas faktor dan (d) Steam table.

Persamaan gas ideal :

P = R T

P = 4832,74 kPa

Persamaan Van der waals :

a = 1,703 kPa.m6/kg2 b = 0,00169 m3/kg

P = (5001,8 – 681,2) kPa = 4320,6 kPa

Dari steam table T = 523,15 K P = 3977,6 kPa

Persamaan dengan kompresibilitas faktor :

Tc = 647,4oK Pc = 22100 kPa

Lihat data faktor daya mampat : z = 0,8711

P = 4209,8 kPa

2. Sepuluh lb steam dalam volume 50 ft3. Hitung kualitas dan tekanan jika

suhu nya adalah 263 OF.

Penyelesaian :

260 OF Vg = 11,768 ft3/lbm P = 35,42 psia

270 OF Vg = 10,066 ft3/lbm p = 41,85 psia

T = 263 OF ft3/lbm

ft3/lbm

v = V/m v = (50 ft3)/(10 lbm) = 5 ft3/lbm

v = Vf + x (Vg – Vf)

5 = 0,01711 + x (11,2574 – 0,01711) x = 0,4433

P =(3/10)(41,85 – 35,42) + 35,42 = 37,35 psia.

3. Dua kg Freon-12 yang ada dalam silinder yang dilengkapi dengan piston

berdiameter 20 mm, massa piston 48 kg. Piston dibiarkan bergerak keatas

dengan bebas hingga suhu mencapai 160 OC. Hitunglah volume akhirnya.

Penyelesaian :

Tekanan absolute dalam silinder = tek. Atm + berat piston/luas.

P = Patm + (W / A)

Dari tabel : Tekanan 1,6 Mpa dan suhu 160 OC, Freon-12 adalah

superheted dengan Sp. Vol = 0,0169 m3/kg.

V = m v = (2 kg)(0,0169 m3/kg) = 0,0338 m3.

4. Piston bebas gesekan yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini memiliki

massa 16 kg. Kalor ditambahkan hingga temperaturnya mencapai 400 OC.

Jika kualitas awalnya adalah 20 %, hitunglah a). Tekanan awal, b) massa

air, c) kualitas pada saat piston berhenti , d). tekanan akhir dan e). kerja

yang dilakukan pada piston.

Tekanan atm = 100 kPa.

a). Penyeimbangan gaya pada piston memungkinkan kita menghitung tekanan

awal (P1) = Patm + (m.g) / πr2

b). Menghitung volume spesifik dari steam table :

P = 0,12 Mpa Vf = 0,001 m3/kg dan Vg = 1,428 m3/kg

v1 = Vf + x(Vg – Vf) = 0,001 + 0,2(1,428 – 0,001) = 0,286 m3/kg

V1 = π r2 h = (3,14)(0,05)2 (0,05) = 3,925x10-4 m3

m = V / v1 = (3,925x10-4 m3 / 0,286 m3/kg) = 0,001373 kg.

c). Pada saat piston berhenti P tetap, Vol bertambah (V2)

V2 = (3,14)(0,05)2 (0,08) = 6,28 x 10-4 m3

v2 = (6,28x10-4 m3) / (0,001373 kg) = 0,458 m3/kg

maka kualitas :

v2 = Vf + x(Vg – Vf)

0,458 = 0,001 + x (1,428 – 0,001) x = 0,32 = 32%.

d). Setelah piston berhenti volume spesifik berhenti berubah karena Volume

tetap konstan. T akhir = T3 = 400 OC dan v3 = 0,458 m3/kg.

Tabel C-3 :

Vg = 0,3843 P = 0,08 Mpa

Vg = 0,5137 P = 0,06 Mpa

Setelah piston berhenti maka kerja yang dilakukan pada piston adalah nol.

Kerja dari keadaan awal sampai piston berhenti bergerak, tekanan tetap

konstan = 120 kPa.

W = - P(V2 – V1) = 120 kPa (6,28x10-4 m3 – 3,925x10-4 m3)

= - 0,0283 kJ = - 2,83 Joule.