Properti – Properti dari Campuran Gas – Gas Ideal dan Temperatur Api Adiabatik

Properti – Properti dari Campuran Gas – Gas Ideal

Properti – properti ekstensif dari suatu campuran, seperti misalnya H, U dan S, dapat diperoleh hanya dengan menjumlahkan kontribusi dari setiap komponennya. Misalnya, entalpi total dari suatu campuran adalah

H = ∑H_i = H₁ + H₂ + H₃ +…

Dalam bentuk entalpi spesifik h,

H = mh = ∑m_ih_i    dan  

Di mana tanda garis atas melambangkan basis mol. Dengan membagi kedua persamaan di atas masing – masing dengan m dan N, dapat di lihat bahwa

 h = ∑mf_ih_i      dan    

Karena kalor spesifik C_P berhubungan dengan perubahan entalpi, kita dapat menuliskan

∆h = C_P∆T    dan      ∆h_i = C_P.i∆T

 Sehingga  

∆h = C_P∆T = ∑mf_i (C_P.i∆T)

Dengan membagi kedua sisinya dengan ∆T, diperoleh

C_P = ∑mf_i C_P.i

Kalor spesifik molarnya adalah

 

Dengan cara yang sama, dengan menggunakan energi internal kita akan memperoleh

C_v = ∑mf_i C_v.i      

Temperatur Api Adiabatik

Suatu proses pembakaran yang terjadi secara adiabatik, tanpa adanya usaha atau perubahan - perubahan energi kinetik dan potensial, temperatur dari produk - produknya disebut sebagai temperatur api adiabatik. Kita menemukan bahwa teemperatur api adiabatik maksimum yang dapat dicapai terjadi pada udara teoritis. Fakta ini memungkinkan kita untuk mengontrol temperatur api adiabatik melalui jumlah udara berlebih yang dibutuhkan sehingga temperatur sudu maksimum yang diperbolehkan tidak terlampaui. Kita akan menemukan bahwa prosedur iteratif (trial and error) perlu dilakukan untuk memperoleh temperatur api adiabatik. Aproksimasi cepat terhadap  temperatur api adiabatik diperoleh dengan mengasumsikan produk -  produknya seluruhnya adalah N₂.

Temperatur api adiabatik dihitung dengan mengasumsikan pembakaran tuntas, tanpa adanya perpindahan kalor dari ruang pembakaran dan tidak terjadi diasosiasi produk-produk menjadi spesies kimia lainnya. Setiap efek ini memiliki tendensi mengurangi temperatur api adiabatik. Oleh karena itu temperatur api adiabatik yang akan kita hitung merepresentasikan temperatur api maksimum yang dimungkinkan untuk persentase udara teoritis yang diberikan.

Jika terjadi perpindahan kalor dalam jumlah yang signifikan, kita dapat memperhitungkannya dengan cara memasukkan suku berikut ke dalam persamaan energi:

Di mana, U = koefisien perpindahan kalor keseluruhan (ditentukan),

              T_E = temperatur lingkungan

              T_P = temperatur produk-produk

   A = luas permukaan dari ruang pembakaran

[perhatikan bahwa satuan-satuan pada U adalah kW/m².K atau Btu/sec-ft²-^oR]

Sumber: Potter, Merle C dan Somerton, Craig W. 2008. Termodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta.