1806335 Azura.pptx

KAJIAN MEKANIKA DAN TERMODINAMIKA

Graphical Representation for Thermal Equilibrium When Transition Temperatures are Present AZURA NIM. 1806335

Introduction

What this Article talking about ?

SLIDE

2

Jurnal ini mengemukakan pemecahan masalah kesetimbangan termal ketika perubahan fase terjadi, siswa sering memberikan solusi yang salah untuk suhu kesetimbangan. Kesulitan mereka timbul dari hubungan nonlinier antara panas dan suhu yang diakibatkan oleh perubahan fasa, yang lebih kompleks daripada hubungan linear yang menggambarkan pendinginan dan pemanasan. Tampaknya lebih banyak pengajaran diperlukan untuk membantu siswa dengan pemecahan masalah, melampaui model fisik dan matematika untuk penyerapan panas (atau pelepasan) ketika perubahan suhu atau perubahan fase. Di sini kita akan menggabungkan kedua model ke dalam pendekatan grafis untuk pemecahan masalah. Jurnal ini akan membahas kasus umum air dan es dan berharap dapat memberikan cara untuk menghindari kesalahan-kesalahan khas dalam memecahkan masalah keseimbangan panas. Saat mencampur air panas dan es dingin ke dalam wadah yang terisolasi, berbagai kondisi kesetimbangan dapat dicapai, tergantung pada massa awal dan suhu es dan air.

Graph Analysis

SLIDE

3

Grafik Garis lurus memisahkan daerah kesetimbangan termal yang berbeda untuk campuran awal air panas dan es dingin.  Es menyerap panas dan pergi melalui perubahan fasa dari es padat ke air cair, yang disebut meleleh. Dengan asumsi bahwa ketika menyerap panas Qc, temperaturnya naik dari −Tc hingga 0 ° C dan dalam melelehkan panas yang diserap adalah Qcf 𝑸𝒄 = 𝒄𝒄 𝒎𝒄 𝑻𝒄 , 𝑸𝒄𝒇 = 𝒎𝒄 𝑳  Untuk kasus air yang menghasilkan panas dan kemudian membeku, yaitu perubahan fasa dari air cair menjadi es padat. Kami mengasumsikan suhu awal air adalah Th ° C mencapai 0 ° C memberikan panas Qh, setelah itu, dalam pembekuan, panas yang dikirim oleh air adalah Qhf. 𝑸𝒉 = 𝒄𝒉 𝒎𝒉 𝑻𝒉 , 𝑸𝒉𝒇 = 𝒎𝒉 𝑳  Dengan mempertimbangkan bahwa keduanya, meleleh dan beku, terjadi pada T = 0° C, dan mereka memiliki panas laten umum L.

Lanjutan

SLIDE

4

Saat mencampur es dan air ke dalam wadah yang terisolasi, panas yang disalurkan oleh air diserap oleh es, sampai mereka mencapai keadaan setimbang.  Pertama kasus dengan Qc = Qh di mana panas yang ditukar menimbulkan suhu es dan menurunkan air panas hingga suhu kesetimbangan 0 ° C. Dalam hal ini tidak ada pembekuan atau pelelehan,  tetapi beberapa air akan membeku ketika Qc > Qh, dan  beberapa es akan melebur ketika Qh > Qc.

 Suatu batas kasus kesetimbangan pada suhu 0 ° C akan terjadi jika Qc =Qh + Qhf, karena dalam hal ini semua air beku dan pada kesetimbangan kami hanya menemukan es di dalam wadah.  Akibatnya, jika Qc > Qh+ Qhf, pada kesetimbangan kita menemukan es pada suhu Celcius negatif.

 Kasus batas lain kesetimbangan pada suhu 0 ° C akan terjadi jika Qh = Qc + Qcf. Ini adalah kebalikan dari yang sebelumnya karena dalam hal ini air panas menyediakan panas yang cukup untuk memadukan es sepenuhnya, jadi pada kesetimbangan kita hanya menemukan air di 0 ° C dalam wadah.  Secara alamiah, jika Qh > Qc + Qcf, kesetimbangan suhu air Celcius adalah positif

Graph Synthesis

SLIDE

5

Tiga kondisi kesetimbangan pada suhu 0 ° C yang kami analisis sebelumnya ditampilkan dalam grafik dengan variabel Qh dan Qc, di mana mereka muncul sebagai garis lurus.

 Garis lurus Qc = Qh sesuai dengan kondisi di mana massa es dan air pada kesetimbangan mempertahankan nilai awal mereka, dan daerah terpisah dengan beberapa pembekuan dan beberapa meleleh pada suhu kesetimbangan 0 ° C. Di sisi atas di mana Qc > Qh, beberapa air beku, dan terbalik di sisi bawah di mana Qc < Qh, beberapa es meleleh.  Garis Lurus Qc = Qh + Qhf Memisahkan daerah dengan suhu kesetimbangan negatif dari daerah atas dengan suhu kesetimbangan 0 ° C. Garis lurus ini berarti bahwa seluruh massa air telah membeku dan lurus paralel di mana Qc = Qh + fhQhf berarti bahwa fraksi fh air telah membeku.  Grafik Qc = Qh-Qcf Memisahkan daerah dengan temperatur kesetimbangan positif dari daerah yang lebih rendah dengan suhu setimbang dengan 0 ° C. garis lurus ini berarti bahwa seluruh massa es telah meleleh dan lurus parallel dimana Qc = Qh-fcQcf berarti fraksi es telah meleleh.

A Mix Of Ice and Steam

SLIDE

6

Grafis Garis lurus memisahkan daerah kesetimbangan termal yang berbeda untuk campuran awal uap pada 100 ° Cdan es pada 0 ° C.  Kasus pertukaran panas yang disederhanakan dengan kondisi awal uap pada Th = 100 ° C dan es pada Tc = 0 ° C. Kami berasumsi bahwa panas yang dikirim dalam uap kondensasi adalah Qsf dan panas yang diserap dalam es leleh adalah Qcf 𝑸𝒔𝒇 = 𝒎𝒔 𝑳𝒔 , 𝑸𝒄𝒇 = 𝒎𝒄 𝑳𝒄  Selanjutnya kita mendefinisikan selisih suhu ∆T antara kondensasi dan peleburan, ∆T = Th- Tc dan Qsg panas yang disampaikan oleh uap kental (air) dalam pergi dari suhu kondensasi Th ke suhu leleh Tc, dan panas Qcg diserap oleh es yang meleleh (air) dari suhu leleh Tc hingga suhu kondensasi Th, 𝑸𝒔𝒈 = 𝒄𝒉 𝒎𝒔 ∆𝑻, 𝑸𝒄𝒈 = 𝒄𝒉 𝒎𝒄 ∆𝑻

Lanjutan

SLIDE

7

Untuk mendapatkan kesetimbangan pada suhu Th panas yang dikirimkan oleh uap kondensasi harus cukup untuk memadukan es sepenuhnya dan menaikkan suhu airnya melalui seluruh celah ∆T, yaitu ;; Qsf ⩾ Qcf + Qcg Untuk mendapatkan Kesetimbangan pada suhu Tc es harus menyerap panas yang disediakan oleh seluruh uap kondensasi dan pendinginannya (air) melalui seluruh celah ∆T, yaitu ;;

Qcf ⩾ Qsf+ Qsg. Tiga wilayah berbeda dalam grafik dengan variabel Qsf dan Qcf, dipisahkan oleh garis lurus di mana Qcf = Qsf + Qsg dan Qcf = Qsf - Qcg , seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Conclusions Sistem dua fisik dalam kontak termal, terisolasi dari lingkungan, awalnya pada temperatur yang berbeda dengan suhu transisi di antara, pertukaran panas dan akhirnya mengalami perubahan keadaan Campuran air panas dan es dingin, dalam hal panas Qh yang harus diberikan air untuk mencapai suhu pembekuan, dan panas Qc yang harus diserap es untuk mencapai suhu leleh

SLIDE

1

3

2

4

8

Variabel positif Qh dan Qc bersama dengan nilai positif Qcf dan Qhf, sesuai dengan panas untuk melelehkan es dan panas untuk membekukan air, masingmasing, memenuhi hubungan garis lurus yang membatasi daerah dengan kondisi keseimbangan yang berbeda Membedakan empat wilayah yang berhubungan dengan: hanya air d T > 0° C, hanya es di T < 0°C, campuran es dan air di T= 0°C di mana beberapa air beku, dan campuran es dan air di T = 0 ° C di mana beberapa es telah mencair

Kesetimbangan Termal Kesetimbangan termal untuk campuran uap dan es, kami telah menemukan grafik di mana tiga daerah kesetimbangan yang berbeda, dipisahkan oleh garis lurus, jelas berbeda.

That’s all. Thank you very much!  Any Questions?