PROPERTIES OF WATER AND STEAM (K2513063)

STEPHANUS FAJAR PAMUNGKAS

K2513063

    Secara prinsip, air merupakan molekul yang tersusun dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen biasanya ditulis dengan rumus kimia H₂O. Air terbagi didalam tiga bentuk yaitu:

1.    Padat (es), sedikit padat dibanding cairan (air) dengan temperatur ≤ 0^oC.

2.    Cairan (air), memiliki temperatur tinggi relatif > 0^oC < 100^oC.

3.    Uap (steam)

Sifat-sifat kritis air :

1.    Kohesi, hidrogen mengikat molekul air bersama-sama dalam cairan.

2.   Batasan temperatur, air mempunyai kapasitas panas spesifik yang tinggi yaitu jumlah energi yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1^oC (1 kalori).

Karakteristik fisik air :

1.    Pressure (tekanan)

Tekanan atmotsfer pada 1,01325 bar, tekanan atmosfer normal pada permukaan laut pada temperatur 0^oC.

2.    Density (kerapatan)

Rasio massa air (kg) per satuan volume 1 m³.

3.    Specific enthalpy (entalpi spesifik)

Kalor (panas) sensibel adalah jumlah panas yang terkandung dalam 1 kg air sesuai dengan suhu yang telah ditentukan.

4.    Specific heat (panas spesifik)

Jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1° Celsius per satuan massa 1 kg air.

5.    Volume heat capacity (kapasitas panas volume)

Jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1° Celsius pada satuan volume 1 m³ air.

6.    Dynamic viscosity (viskositas dinamis)

Viskositas (kekentalan) cairan mencirikan perlawanan terhadap gerakan dari fluida.

Karakteristik Steam (Uap Panas):

1.    Absolute pressure (tekanan absolut)

Tekanan absolut = Tekanan gauge + Tekanan atmosfer (tekanan atmosfer pada 1,01325 bar yaitu tekanan atmosfer normal pada permukaan laut pada 0 ° C).

2.    Boiling point (titik didih)

Suhu uap jenuh atau juga air mendidih pada tekanan yang sama.

3.    Specific volume of steam (volume spesifik uap)

Volume dalam satuan m³ pada 1 kg uap.

4.    Mass density (massa jenis) uap

Massa khusus dari uap dalam volume 1 m³

5.    Specific enthalpy of liquid water (entalpi spesifik cairan air)

Kalor sensibel adalah jumlah panas yang terkandung dalam 1 kg air sesuai dengan suhu yang telah ditentukan.

6.    Specific enthalpy of the steam (entalpi spesifik uap)

Total panas yang terkandung dalam 1 kg uap. Ini adalah jumlah entalpi berbagai kondisi, cairan (air) dan gas (uap).

7.    Latent heat of vaporization (panas laten penguapan)

Panas yang diperlukan untuk mengubah 1 kg air mendidih menjadi uap tanpa perubahan suhu (energi panas yang diperlukan selama perubahan dari kondisi cairan ke kondisi uap).

8.    Specific heat of steam (panas spesifik uap)

Jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu satu derajat Celsius pada satuan massa 1 kg uap.

9.    Dynamic viscosity (Viskositas dinamis)

Viskositas cairan mencirikan perlawanan terhadap gerakan fluida.

       Perubahan fasa

Fasa zat (air dan uap panas) dapat berubah karena perbedaan atau modifikasi suhu, tekanan dan volumenya. Perubahan fasa suatu zat terjadi karena adanya perubahan suhu dan atau tekanan.

Gambar 1. Diagram perubahan fasa

 

Pada gambar diatas dapat diuraikan terjadinya perubahan fasa pada setiap state (kondisi) sebagai berikut :

• State 1, disebut kondisi subcooled liquid (berbentuk es) dengan tekanan (P) = 1 atm, Temperatur (T) = 20^oC. Penambahan panas pada kondisi ini menaikkan suhu namun tidak menyebabkan terjadinya penguapan.
• State 2, disebut kondisi saturated liquid (cairan jenuh) dengan P = 1 atm, T = 100^oC. Fluida tepat akan berubah fase pada kondisi ini. Penambahan panas sedikit saja akan menyebabkan terjadi penguapan dan akan mengalami sedikit penambahan volume.
• State 3, disebut kondisi sebagai campuran cairan-uap jenuh (saturated liquid – vapor mixture) dengan P = 1 atm, T = 100^oC. Pada kondisi ini, cairan dan gas berada pada kesetimbangan. Penambahan panas tidak menaikkan suhu, tetapi meningkatkan jumlah penguapan.
• State 4, pada kondisi ini campuran menjadi uap dan disebut sebagai uap (saturated vapor) dengan P = 1 atm, T = 100^oC. Pada kondisi ini, jika suhu diturunkan, akan terjadi pengembunan. 
• State 5, disebut uap panas lanjut (superheated vapor) dengan P = 1 atm, T = 300^oC. Penambahan panas akan menaikkan suhu dan volume.

       Berikut adalah tabel-tabel yang berhubungan dengan properties water and steam:
1.  Tabel Temperatur

 

2. Tabel Tekanan (Pressure)

 

3. Tabel Superheated Vapor (Uap panas lanjut)
     Daerah di sebelah kanan garis uap jenuh.

 

4. Tabel Compressed Liquid
    Daerah di sebelah kiri garis cair jenuh.

 

5. Tabel Karakteristiki Tiap Fase