Category Archives: Azas Teknik Kimia

Mass Balance, Neraca Massa

“Ada dua buah hukum yang menjadi mutlak diketahui oleh seorang teknik kimia. Kedua hukum inilah yang akan membedakan seorang teknik kimia dengan insinyur lain. Dua hukum itu adalah hukum kekekalan massa dan hukum kekekalan energi”

Pada topik ini kita fokuskan pada hukum kekekalan massa yang dalam teknik kimia lebih familiar dengan istilah neraca massa atau mass balance. Neraca massa berdasarkan pada sebuah kenyataan bahwa, jika tidak ada reaksi nuklir, maka massa sebuah benda adalah kekal.

Ada beberapa istilah yang harus dipahami terlebih dahulu sebelum kita lebih dalam membahas masalah neraca massa.

  1. Sistem. Sistem adalah sesuatu yang menjadi fokus pengamatan. Pada sistem inilah semua fenomena diamati baik itu fenomena kimia, fisika atau biologis. Salah menentukan sistem maka akan salah dalam menentukan fenomena apa sajakah yang terjadi. Contoh: Kita memiliki sebuah gas yang ditaruh dalam sebuah wadah tertutup. Wadah ini memiliki suhu diatas suhu rata – rata gas dan lingkungan sekitar. Sekarang kita pilih sistemnya adalah gas saja. Karena suhu gas adalah lebih kecil dari suhu wadah. Maka akan ada fenomena perpindahan panas dari wadah menuju gas atau perpindahan panas menuju sistem. Namun, jika sistemnya adalah gas dan wadahnya, maka fenomena yang terjadi adalah perpindahan panas keluar sistem. Contoh lain. sebuah gas yang ada di dalam wadah. Sistem pertama adalah gas sebesar volume wadah. Yang kedua adalah elemen kecil dari gas. Misalkan sebesar molekul atau atomnya. Maka, untuk sistem yang pertama, karena gas tidak kemana – mana, atau diam tak bergerak. Maka energi kinetiknya adalah sama dengan nol. Sedangkan untuk sistem dengan elemen terkecilnya. Karena molekul ini bergerak, maka energi kinetik tidak sama dengan nol.
  2. Lingkungan. Yaitu, segala sesuatu yang berada di sekitar sistem yang kita pilih

Persamaan umum yang berlaku dalam neraca massa adalah
Akumulasi massa dalam sistem = massa yang masuk – massa yang keluar + generasi – konsumsi
dm/dt=m_i-m_o+gen-cons………………1)
Jika sebuah sistem tidak terjadi reaksi kimia, maka generasi dan konsumsi = nol, sehingga persamaan 1) menjadi
dm/dt=m_i-m_o………………2)
dρV/dt=m_i-m_o………………3)
jika sistem steady steade maka akumulasi sama dengan nol, sehingga
0=m_i-m_o………………4)

Contoh permasalahan : silahkan klik di sini

Contoh Soal ATK 1

Untuk membuat 1000 kg campuran asam yang mengandung 60% H2SO4 ; 32% HNO3 ; 8% H2O dengan cara mencampur
a)    spent acid yang mengandung 11,3% HNO3 ; 44,4% H2SO4 ; 44,3% H2O
b)    90% HNO3
c)    98% H2SO4
semua dalam % berat.
Hitunglah jumlah masing – masing dari ketiga asam tersebut yang diperlukan?


Neraca Massa
akumulasi = input – output + generasi
akumulasi = 0, generasi = 0
maka
0 = input – output
input = output
Misalkan massa masuk di (a) = A, massa masuk di (b) = B, massa masuk di (c ) = C
H2SO4    input = output
input =     600
massa di (a) + massa di (b) + massa di (c ) = 600
A x 44,4% + B x 0 % + C x 98% = 600
0,444A+0,98C = 600 … 1)

HNO3    input = output
input =     320
massa di (a) + massa di (b) + massa di (c ) = 320
A x 11,3% + B x 90 % + C x 0% = 320
0,113A+0,9B = 320 … 2)

Continue reading