PERPINDAHAN MASSAPerpindahan massaadalah perpindahan massa dari satu lokasi, biasanya berupa aliran, fasa, fraksi, atau komponen, ke lokasi lainnya. Perpindahan massa muncul pada banyak proses, sepertiabsorpsi,evaporasi,adsorpsi,pengeringan,presipitasi,filtrasi membran, dandistilasi. Perpindahan massa digunakan oleh berbagai ilmu sains untuk proses dan mekanisme yang berbeda-beda, namun frasa ini banyak digunakan pada ilmuteknikuntuk proses fisika yang melibatkandifusi molekulerdan transportkonveksi suatuspeses kimiadalamsistem.

Beberapa contoh sederhana proses perpindahan massa adalahevaporasiairkeatmosfer, penjernihan darah padaginjaldanliver, serta distilasi alkohol. Pada proses industri, operasi perpindahan massa termasuk pemisahan komponen kimia pada kolom distilasi, adsorber seperti scrubber, adsorber seperti activated carbon bed, danekstraksi liquid-liquid. Perpindahan massa pada umumnya digabungkan denganproses perpindahanuntuk penerapannya seperti padamenara pendinginindustri.PROSES PERPINDAHAN

Dalamfisika,kimia, danteknik,fenomena perpindahanadalah salah satu dari berbagai mekanisme di manapartikelataukuantitas fisikberpindah dari satu tempat ke tempat lain. Tiga contoh umum fenomena perpindahan adalahdifusi,konveksi, danradiasi. Tiga jenis utama fenomena perpindahan adalahperpindahan panas,perpindahan massa, danperpindahan momentum(dinamika fluida).

Satu prinsip penting dalam fenomena perpindahan adalah adanya analogi antar tiap fenomena. Sebagai contoh,massa,energi, danmomentumsemua dapat mengalami perpindahan secara difusi:

Penyebaran atau disipasi bau di udara merupakan contoh difusi massa

Konduksi panas pada bahan padat adalah contoh difusi panas

Seretan (drag) yang dialami butiran hujan sewaktu jatuh dalam atmosfer adalah contoh dari difusi momentum (butiran hujan kehilangan momentumnya ke udara sekitar melalui tegangan kental,viscous stress, dan berkurang kecepatannya)

Perpindahan massa, energi, dan momentum juga dipengaruhi faktor-faktor luar:

Disipasi atau pelesapan bau menjadi lebih lambat jika sumber bau tetap ada

Laju pendinginan suatu zat padat yang menghantarkan panas tergantung pada apakah sumber panas ada

Gaya gravitasi yang bekerja terhadap butiran hujan melawan seretan yang disebabkan udara sekitar

Semua pengaruh ini dijelaskan olehpersamaan perpindahan skalar generik. Persamaan yang sama yang mengatur konveksi pada perpindahan panas dapat diterapkan pada konveksi pada perpindahan massa. Sewaktu mempelajari problem fenomena perpindahan yang kompleks, seseorang harus menggunakanmekanika malaran(continuum mechanics) dankalkulus tensordan seringkali permasalahan tersebut dapat dijelaskan denganpersamaan diferensial parsial.

DIFUSI

Ada beberapa kesamaan pada persamaan perpindahan panas, momentum, dan massadifusi HYPERLINK "https://id.wikipedia.org/wiki/Proses_perpindahan" \l "cite_note-1"

semuanya dapat dipindahkan dengan:

Massa: tersebarnya bau di udara merupakan contoh difusi massa.

Panas: konduksi panas pada material padat merupakan contohdifusi panas.

Momentum:dragyang dialami oleh tetesan air hujan di atmosfer merupakan contohdifusi momentum.

Persamaan perpindahan molekuler untuk momentumHukum Newton, panasHukum Fourier, dan massaHukum Ficksangat mirip.

Perbandingan fenomena difusi

Besaran yang berpindahFenomena fisikaPersamaan

MomentumViskositas(Fluida Newtonian)

EnergiKonduksi panas(Hukum Fourier)

MassaDifusi molekuler(Hukum Fick)

Perpindahan Massa

Ketika sistem berisi 2 atau lebih komponen yang konsentrasinya berbeda-beda antar titik, ada kecenderungan alami dari massa untuk berpindah, untuk meminimalkan perbedaan konsentrasi dalam sistem. Perpindahan massa dalam sistem dijelaskan oleh Hukum pertama Fick: 'Difusi fluks dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah berbanding lurus dengan gradien konsentrasi substansi dan difusivitas substansi pada medium.' Perpindahan massa dapat berlangsung karena ada perbedaandriving force. Beberapa diantaranya adalah:

Massa dapat berpindah akibat gradien tekanan (difusi tekanan)

Difusi gata muncul akibat gerak beberapa gaya luar

Difusi disebabkan oleh gradien temperatur (difusi termal)

Dapat dibandingkan dengan Hukum Fourier mengenai konduksi panas:

dengan D adalah konstanta difusivitas.

Metode-metode yang tercakup dalam istilah operasi perpindahan massa meliputi: Distilasi Absorbsi Humidifikasi Ekstraksi Leaching Kristalisasi

Pengolahan kuantitatif mengenai perpindahan massa didasarkan atas neraca bahan dan neraca enargi,kesetimbangan fase, laju perpindahan massa dan laju perpindahan panas.

NERACA MASSA DAN NERACA TENAGA

Neraca massa dan neraca tenaga masing-masing dijabarkan berdasarkan atas hukum kekekalan massa dan hukum kekekalan tenaga.

Prinsip hukum kekekalan massa : massa tidak dapat terbentuk atau dihilangkan didalam suatu proses fisis atau kimia. Hukum kekelan tebaga menyatakan bahwa tidk ada tenaga yang dapat dibuat atau dihilangkan. Dengan hukum-hukum kekekalan massa dan kekekalan tenaga, perhitungan kesetimbangan massa dan tenaga dapat dilakukan untuk setiap satuan operasi didalam suatu system pengolahan. Hasil perhitungan yang diperoleh berupa persamaan-persamaan neraca massa dan neraca tenaga.

Klasifikasi prosesTerdapat tiga macam proses, antara lain : Proses batch : selama proses berlangsung tidak ada bahan yang masuk atau keluar system Proses keluar : Bahan baku diumpankan secara terus menerud, demikian pula hasil proses dikeluarkan secara terus menerus. Proses semi kontinyu : bahan baku diumpankan masuk pada permulaan proses dan hasil dikeluarkan dari system secara terus menerus.atau sebaliknya

Bentuk persamaan neraca massa

Massa masuk + Massa tergenerasi masa keluar Massa terkonsumsi = Massa terakumulasi

Persamaan neraca massa tersebut diatas dipakai untuk penyususnan neraca massa salah satu komponen bahan masuk dan keluar dari sistem yang mengalami reaks kimia.Bila tidak terjadi reaksi kimia didalam sistem proses, seperti halnya pada proses pengeringan dan proses-proses fisis lainnya, maka massa tergenerasi dan massa terkonsumsi masing-masing sama dengan nol.Persamaan neraca massa yang dipakai adalah :Masa masuk massa keluar = massa terakumulasi

Perhitungan untuk neraca tenaga analog dengan perhitungan neraca massa.Langkah-langkah yang diperlukan dalam penyusunan neraca massa dalam suatu system proses, adalah :1. Gambarlah diagram proses termasuk pemberian semua data informasi2. Tunjukkanlah batas-batas dari system dengan agris-garis putus dan pilihlah basis perhitungan yang sesuai.3. Berikanlah simbol pada besaran-besaran yang tidak diketahui dan harus ditentukan.4. Susunlah hubungan neraca massa konstituen-konstituen yang dinyatakan dalam besaran yang diketahui dan besaran yang tidak diketahui.5. Selesaikan persamaan aljabar yang tersusun untuk mendapatkan besaran-besaran yang tidak diketahui.

PROSES-PROSES DIFFUSI DAN TAHAP KESETIMBANGAN

Masalah perpindahan massa dapat diselesaikan dengan dua cara yang berbeda, pertama dengan menggunakan konsep tahap kesetimbangan(equilibrium stage) atau kedua atas dasar proses laju diffusi(diffusional rate process)Cara mana yang dipilih, bergantung pada jenis peralatan yang digunakan untuk melaksanakan operasi tersebut.Semua perhitungan perpindahan massa akan memerlukan pengetahuan tentang hubungan kesetimbangan fase.

KESETIMBANGAN FASE

Batas perpindahan fase tercapai apabila kedua fase itu mencapai kesetimbangan dan perpindahan netto behenti. Untuk proses praktis, yang harus mempunyai laju produksi, maka proses kesetimbangan harus dihindari, karena laju perpindahan massa pada setiap keseimbangan.Ada beberapa macam kesetimbangan yang penting dalam perpindahan massa. Dalam fase lindak (bulk), pengaruh luas permukaaan dapat diabaikan dan variabel yang menentukan adalah sifat-sifat intensif seperti suhu, tekanan dan konsentrasi.Data kesetimbangan dapat disajikan dalam bentuk tabel, persamaan atau grafik.

APLIKASI PERPINDAHAN MASSA

1. Proses Destilasi, pemberian kalor sebagai gaya dari luar akan mendorong zat murni teruapkan dan secara tak langsung densitas zat murni berubah nan mengakibatkan terjadinya perpindahan massa dari substansi asal ke medium lain.

2. Proses Ekstraksi, yakni penambahan zat buat memurnikan suatu zat dengan berdasar prinsip kelarutan. Dengan memberikan suatu zat kimia, secara otomatis densitas (massa jenis) nan akan dipisahkan akan berubah, sehingga secara mudah akan terpisah dengan sendiri.

3. Kristalisasi (pemurnian dengan cara penguapan solvent),

4. Sentrifugasi (pemisahan berdasarkan densitas),

5. Adsorpsi (pemisahan berdasarkan hubungan ion terhadap adsorben),

6. Pengeringan (penghilangan solvent dari zat nan akan dimurnikan).