infistream

Neraca Makroskopik untuk Sistem Nonisotermal

Macroscopic Balances for Nonisothermal Systems

Dalam Bab 7, kita membahas neraca makroskopik massa, momentum, momentum sudut, dan energi mekanik. Penanganan di sana dibatasi pada sistem dengan suhu konstan. Sebenarnya, pembatasan ini agak buatan, karena dalam sistem aliran nyata, energi mekanik selalu diubah menjadi energi termal melalui disipasi viskos. Apa yang benar-benar kita anggap dalam Bab 7 adalah bahwa setiap panas yang dihasilkan terlalu kecil untuk mengubah sifat fluida atau segera dipindahkan melalui dinding sistem yang mengandung fluida. Dalam bab ini, kita memperluas hasil sebelumnya untuk menggambarkan perilaku keseluruhan sistem aliran makroskopik nonisotermal.

Untuk sistem nonisotermal, terdapat lima neraca makroskopik yang menggambarkan hubungan antara kondisi masuk dan keluar aliran. Neraca tersebut dapat diturunkan dengan mengintegrasikan persamaan perubahan di seluruh sistem makroskopik:

Empat neraca pertama ini dibahas dalam Bab 7, dan derivasinya menunjukkan bahwa mereka dapat diterapkan pada sistem nonisotermal sama baiknya dengan sistem isotermal. Dalam bab ini, kita menambahkan neraca kelima—yaitu, untuk total energi. Neraca ini diturunkan dalam Bagian 9.15.1, bukan dengan melakukan integrasi di atas, tetapi dengan menerapkan hukum konservasi total energi langsung pada sistem yang ditunjukkan dalam Gambar 7.0-1. Kemudian, dalam Bagian 9.15.2, kita meninjau kembali neraca energi mekanik dan memeriksanya dalam konteks pembahasan neraca (total) energi. Selanjutnya, dalam Bagian 9.15.3, kita memberikan versi sederhana dari neraca makroskopik untuk sistem keadaan mantap dan mengilustrasikan penggunaannya.

Dalam Bagian 9.15.4, kita memberikan bentuk diferensial (bentuk d) dari neraca keadaan mantap. Dalam bentuk ini, bidang masuk dan keluar 1 dan 2 dianggap hanya berjarak diferensial satu sama lain. “Bentuk d” ini seringkali berguna untuk masalah yang melibatkan aliran dalam saluran di mana kecepatan, suhu, dan tekanan terus berubah dalam arah aliran. Akhirnya, dalam Bagian 9.15.5, kita menyajikan beberapa ilustrasi masalah keadaan tidak mantap yang dapat diselesaikan dengan neraca makroskopik.

Bab ini akan memanfaatkan hampir semua topik yang telah kita bahas sejauh ini dan memberikan kesempatan yang sangat baik untuk meninjau bab-bab sebelumnya. Sekali lagi, kami memanfaatkan kesempatan ini untuk mengingatkan pembaca bahwa dalam menggunakan neraca makroskopik, mungkin perlu untuk mengabaikan beberapa istilah dan memperkirakan nilai-nilai yang lain. Ini memerlukan intuisi yang baik atau beberapa data eksperimen tambahan.

Open chat
Infichat
Hello 👋
Thank you for text me
Can we help you?