Hukum Pertama Termodinamika dan Energi
Dalam analisis sistem termal terdapat 2 macam exergy yaitu exergy fisik dan exergy kimia. Exergy fisik adalah kerja yang diperoleh melalui substansi
melewati proses reversible dari kondisi temperatur dan tekanan awal ke kondisi yang ditentukan berdasarkan temperatur dan tekanan lingkungan. Exergy fisik
dapat dihitung dengan persamaan 2.8.
2.8
Dengan e
x
adalah nilai exergy spesifik, H
o
,T
o
, dan S
o
berturut-turut adalah entalpi, temperatur, dan entropi lingkungan, sedangkan H dan S adalah entalpi dan entropi
pada sistem. Subscript ph menandakan fisik . Exergy fisik dapat dipisah menjadi 2 komponen, yaitu sebuah komponen termal dan sebuah komponen tekanan atau
dapat disebut juga dengan komponen mekanis. Dengan menggunakan Hukum Gas Ideal dalam persamaan 2.8 dan mengasumsikan konstanta kapasitas kalor
spesifik isobarik c
p
, persamaan 2.8 menjadi persamaan 2.11.
o o
o p
T x
2.9
o o
P x
2.10
. ph x
2.11 Dengan
P x
e ,
T x
e ,
ph x
e
,
berturut-turut adalah nilai exergy spesifik komponen tekanan, nilai exergy spesifik komponen temperatur, nilai exergy spesifik fisik, R
adalah konstanta gas ideal, T adalah nilai temperatur lingkungan, P
adalah nilai tekanan lingkungan, T adalah nilai temperatur sistem, dan P adalah nilai tekanan
sistem. Exergy kimia adalah kerja yang diperoleh ketika substansi di bawah pertimbangan dibawa dari kondisi lingkungan, didefinisikan sebagai parameter
temperatur dan tekanan lingkungan ke kondisi referensi yang melibatkan proses
perpindahan kalor dan pergantian substansi hanya dengan lingkungan. Untuk menghitung exergy kimia e
ch
bahan bakar, campuran gas, dan produk hasil pembakaran dapat dihitung dengan persamaan 2.12.
n i
n i
i i
i i
ch x
i ch
x 1
1 ,
, ,
2.12
Dengan x
i
adalah fraksi mol komponen ke-i, R adalah konstanta gas ideal, dan
i
adalah koefisien aktivitas. Untuk ideal solution, nilai koefisien aktivitas bernilai 1. Untuk mempermudah perhitungan, exergy kimia bahan bakar dapat diperoleh
berdasarkan Lower Heating Value LHV bahan bakar tersebut. Hubungan antara LHV dan exergy kimia dijabarkan dalam persamaan 2.13. Persamaan 2.12
dapat digunakan untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti.
2.13
Dengan e
x,fuel
adalah nilai exergy spesifik bahan bakar, nilai rasio exergy terhadap Lower Heating Value LHV bahan bakar
fuel
dapat dihitung dengan persamaan dasar komposisi atom. Nilai rasio exergy spesifik bahan bakar hidrokarbon
b a
H C
terhadap nilai LHV bahan bakar tersebut dapat dihitung dengan persamaan 2.14.
2.14