Kesetimbangan massa dan energi (mass and energy balances)

Kesetimbangan massa dan energi diatur oleh hukum konservasi energi yang dirumuskan secara umum sebagai:

Perubahan total energi pada sistem = Total energi masuk sistem (Input) – Total energi keluar sistem (Output)

Energi disini ialah total energi dari suatu sistem. Total energi dari suatu sistem dapat berupa energi kinetik, energi potensial, energi kalor, dan lain sebagainya. Bentuk-bentuk energi tersebut dapat berupa menjadi bentuk energi lainnya sehingga total energi pada suatu sistem akan selalu sama.

Contoh diagram kesetimbangan massa dan energi pada industri

Contoh Kesetimbangan Massa dan Energi pada Proses Kimia

1. Kendaraan bermotor

Energi kimia pada bahan bakar diubah menjadi energi kinetik pada engine. Besarnya energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar tidak bisa semuanya berubah menjadi energi kinetik. Sebagian besar energi yang tidak berubah menjadi energi kinetik akan berubah menjadi energi lain seperti panas, gesekan, getaran dan lain-lain.

Energi selain kinetik yang muncul dari proses pembakaran pada engine disebabkan oleh gesekan piston, gesekan pada roda gigi pada gearbox, gas buang, panas radiator, gesekan roda, dan lain-lain. Jenis energi yang tidak dibutuhkan yang muncul pada proses disebut kerugian (losses).

Secara rumus dapat ditulis menjadi:

Perubahan Energi Total = [Energi Kimia dari bahan bakar (Total Input)] – [Energi Kinetik laju kendaraan (Total Output) – Losses ( gesekan, gas buang, panas, dan lain-lain)]

2. Boiler

Prinsip sederhana boiler adalah memanaskan fluida cair yang melalui boiler menggunakan energi kalor hingga menjadi fluida gas panas (uap). Namun, energi kalor tidak bisa mengubah semua fluida cair menjadi uap seutuhnya yang disebabkan oleh kerugian (losses). Sebagian energi kalor akan terbuang karena pengaruh radiasi dari luar boiler, pembakaran tidak sempurna dari bahan bakar sebagian volume, kehilangan kalor karena embun udara dan bahan bakar, dan lain-lain

Secara rumus dapat ditulis menjadi:

Perubahan Energi Total = [Energi kalor pada bahan bakar (Total Input)] – [Energi kalor pada uap (Output) – Losses (radiasi dari luar boiler, pembakaran tidak sempurna, embun pada udara dan bahan bakar, residu bahan bakar, dan lain-lain)]

3. Pengoperasian Handphone

Daya pada handphone berasal dari baterai lithium yang mengandung energi kimia. Saat HP di-charge, energi listrik dari stop kontak mengalir menuju baterai dan tersimpan di baterai menjadi energi kimia. Ketika HP digunakan, energi kimia dari baterai diubah lagi menjadi listrik untuk menghidupkan layar (energi cahaya) dan speaker (energi suara). Namun tidak semua energi listrik dimanfaatkan seutuhnya oleh HP. Ada sebagian kalor keluar dari HP atau dari kabel HP yang menyebabkan HP kita panas saat beroperasi. Inilah yang disebut kerugian (losses).

Secara rumus dapat ditulis menjadi:

Perubahan Energi Total: [Energi listrik pada stop kontak (input) + Energi kimia pada baterai (input)] – [Energi cahaya pada layar (output) + Energi suara pada speaker (output)] – [Losses (panas yang muncul dari HP dan kabel)]

Jadi, setiap kegiatan terutama proses kimia bisa kita rumuskan secara sederhana dengan rumus hukum konservasi energi. Rumus ini memudahkan kita untuk menganalisis energi-energi apa saja yang terjadi pada suatu proses.

Pelajari selengkapnya tentang peralatan proses kimia dengan klik disini

KONTRIBUTOR: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

aeroengineering_services merupakan jasa layanan dibawah CV MARKOM dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA.

Sumber:

https://beeindia.gov.in/sites/default/files/1Ch4.pdf (diakses pada tanggal 31 Maret 2021)

Cengel, Yunus. A. 1998. Heat Transfer: A Practical Approach. Nevada: USA. The McGraw-Hill Companies.

https://www.studiobelajar.com/hukum-kekekalan-energi/ (diakses pada tanggal 31 Maret 2021)

https://pages.mtu.edu/~reh/courses/ce251/251_notes_dir/node3.html (diakses pada tanggal 31 Maret 2021)

Author: admin

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *