diktat uts semester 4 biop 2016

8/18/2019 Diktat UTS Semester 4 Biop 2016

1/41


2/41

DAFTAR ISI

I.

Rekayasa Biokimia

a.

Soal UTS Rekayasa Biokimia ....................................................................... 1

b.

Soal UTS Rekayasa Biokimia 2012 .............................................................. 3

c.

Soal UTS Rekayasa Biokimia 2014 ...............................................................5

d. Jawaban UTS Rekayasa Biokimia 2014 ........................................................6

e. Soal UTS Rekayasa Biokimia 2015 ...............................................................11

f. Jawaban UTS Rekayasa Biokimia 2015 ........................................................13

II. Komputasi Numerik

a. Soal UTS Komputasi Numerik ......................................................................17

b. Jawaban UTS Komputasi Numerik ...............................................................20

III. Mekanika Fluida dan Partikel

a.

Soal UTS Mekanika Fluida dan Partikel 2011 ..............................................25

b.

Jawaban UTS Mekanika Fluida dan Partikel 2011 ........................................26

c. Soal UTS Mekanika Fluida dan Partikel 2013 ..............................................28

d. Jawaban UTS Mekanika Fluida dan Partikel 2013 ........................................30

IV. Perpindahan Kalor

a.

Soal UTS Perpindahan Kalor 2015 ................................................................35

b. Jawaban UTS Perpindahan Kalor 2015 .........................................................37


3/41

JANGAN TERPAKU PADA DIKTAT INI.

Diktat ini dijawab oleh mahasiswa.

Pemikiran dosen mungkin berbeda.

Untuk penggunaan diktat yang efektif,

berkonsultasilah dengan asisten dosen.

CONTACT PERSON:

Dimas Nurwansyah

(081934165726)

Shafira Anandita

(08987125126)

Immanuel Agapao Alfa Putra

(081210485942)


4/41

1

SOAL UTS REKAYASA BIOKIMIA

Hari, Tanggal : -Waktu : 90 Menit

Sifat Ujian : Buku Tertutup

Dosen : -

1. Makhluk hidup disusun oleh organ-organ tubuh, organ tubuh disusun oleh sel-sel, sel

disusun oleh makro-makro molekul, makro molekul disusun oleh mikro-mikro

molekul, mikro molekul disusun oleh atom-atom, atom disusun oleh electron, proton,

dan neutron. Gambarkan ukuran dari urutan-urutan tersebut, berapakah ukuran yang

menjadi objek pembelajaran biokimia? (10 Poin)

2.

Karbon, nitrogen, Hidrogen, adalah contoh-contoh unsur utama yang menyusun

makhluk hidup. Sebutkan dan gambarkan minimal 4 jenis senyawa kimia, 4 jenis

gugus fungsi, dan minimal 3 jenis ikatan kimia penting yang menyusun makhluk

hidup? (20 Poin)

3. Sebutkan perbedaan-perbedaan antara DNA dan RNA! (10 Poin)

4.

Sebutkan enzim-enzim yang berperan membantu proses replikasi DNA! (10 Poin)

5. Gambarkan dan jelaskan proses sintesis protein dari kode genetiknya? (20 Poin)

6. Sebutkan asam amino-asam amino yang bersifat basa? Gambarkan struktur-

strukturnya! (10 Poin)

7. Tuliskan nama peptide digambar ini ! (10 Poin)


5/41

2

8. Dalam proses pelipatan (folding), protein melakukan beberapa tahap pelipatan yang

membentuk jenis-jenis struktur protein, struktur primer, sekunder, tersier, dan

kuartener. Jelaskan karakteristik struktur tersier protein! Mengapa tahapan ini adalah

yang memerlukan energi dibandingkan tahapan yang lainnya? (10 Poin)


6/41

3

SOAL UTS REKAYASA BIOKIMIA 2012

Hari, Tanggal : Selasa, 10 Januari 2012Waktu : 150 Menit

Sifat Ujian : -

Dosen : Muhamad Sahlan

1. Cocokan gambar-gambar dibawah ini dengan keterangan di sebelahnya! (10 Poin)

2.

Subtilisin adalah jenis protein serin, biasa digunakan sebagai aditif pada detergen

untuk menghilangkan jenis pengotor yang berupa protein.

a. Perkirakan sifat-sifat khusus apa saja yang dimiliki subtilisin, sehingga bisa

diaplikasikan sebagai aditif detergen! (10 Poin) b. Subtilisin memiliki masalah ketika diaplikasikan sebagai aditif detergen.


7/41

4

Subtiklisin bisa menjadi tidak aktif oleh proses oksidasi pada metionin yang

dekat dengan sisi aktif enzimnya. Sarankan bagaimana memecahkan masalah

tersebut! (20 Poin)

3. Ketika potongan apel berinteraksi dengan udara, dengan cepat berubah warna menjadi

cokelat. Hal ini disebabkan oleh proses oksidasi senyawa-senyawa fenol yang

dikatalisis oleh o-difenol oksidase senyawa fenol yang teroksidasi menghasilkan

warna gelap (sama seperti enzim tirosinase yang mengkatalisis tirosin menjadi

melanin). Untuk mengukur aktivitas enzim tersebut digunakan substrat catechol yang

dioksidasi menjadi o-quinone. Hitung nilai Km dan Vmax dari enzim tersebut dengan

data percobaan sebagai berikut (tanpa inhibitor, dengan inhibitor reversible (PHBA),

dan dengan inhibitor irreversible phenylthiourea): (30 Poin)

(Pergunakan grafik lineweaver-burk atau eadie-hofstee)

4. Apa yang dimaksud dengan Reaksi Transisi pada saat proses katabolism glukosa? (10

Poin)

5. Tuliskan reaksi-reaksi proses oksidasi asam lemak pada proses metabolism lipid! (20

Poin)


8/41

5


Hari, Tanggal : -Waktu : -

Sifat Ujian : -

Dosen : -

1. Buktikan bahwa pada reaksi enzimatis “competitive inhibition” berlaku persamaan:

(Nilai 40%)

1

1[] 1 1. Pade reaksi urea menjadi amonia dan karbondioksida berlaku persamaan reaksi

berikut ini

urea + urease↔

1 (urea.urease)

2 2 NH3 + CO2 + urease

Tabel berikut ini memperlihatkan data laju reaksi awal dari reaksi enzimatis tersebut:

Curea (mol/L) x 103 200 20 10 5 2

-r urea (mol/L.s) x 102 108 55 38 20 9

Jika pada awal reaksi terdapat 0,1 mol/L urea dan 0,001 g/L urease, dan reaksi

dilakukan pada suhu tetap, tentukan berapa lama waktu dibutuhkan untuk

menkonversi 80% urea. (Nilai 60%)

Diketahui:

t =

ln

− +

. x


9/41

6

JAWABAN UTS REKAYASA BIOKIMIA 2014

Asisten Dosen : Ibnu Maulana Hidayatullah

Jurusan, Angkatan : Teknologi Bioproses 2012

1. Inhibisi Kompetitif

Pada inhibisi kompetitif, terjadi persaingan antara inhibitor dengan substrat sehingga

mengurangi jumlah enzim bebas. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Pake teori PSSH yaaa....

][][][][0][:521

SE k SE k E S k dt

ES d PSSH

][][][52

1 E S

k k

k ES

][][][0][

:43

EI k E I k dt

EI d PSSH ][][][

4

3 E I

k

k EI

Neraca Enzim

52

1

4

3 ][][

][][][][][][][][

k k

S E k E I

k

k E E ES EI E E

t t

][][1

][][

52

1

4

3S

k k

k I

k

k

E E

t

Widiiiih..... panjang bener... pusing ga?? Kalo belom, lanjutin yaa. Tapi kalo pusing

break dulu laah jangan dipaksain, ingat! Kuncinya yaitu belajar dengan pelan-pelan

dan niatkan dalam hati untuk menguasai kinetika enzimatik ini yaa :D, ini gue lanjutin

yaa, jangan kaget.


10/41

7

][][

][][

:

][][)()(

][][

][][1

][][

][][

][

4

3

1

52

1

52

5

1

1

1

4

35252

15

52

1

4

352

15

52

15

5

S I k

k

k

k k

k

k k

E S k r

k

k

S k I k

k k k k k

E S k k

S k k

k I

k

k

E S

k k

k k

E S k k

k k r

ES k r

t

p

t t

p

p

Sebenernya ketika lo udh sampai tahap ini, sedikiiiit lagi lu sukses menaklukan

kinetika enzimatik ini, ayooo lanjutkan, dikit lagii, ganbatte kudasai! Jangan patah

semangat! Inget ortu dirumah #apahubungannya? haha

1

52

k

k k K

M

3

4

k

k K

i

][][

][][

4

3

5

S I k

k K K

S E k r

M M

t

p

t

E k V ][5max

][][

1

][max

S K

I K

S V r

I

M

p

I

M

app

M K

I K K

][1

][

][

][

1

][

][1

][

][

maxmax

max

max

S V

S

S V

K

r

S V

S K

r S K

S V r

app

M

p

app

M

p

app

M

p

Widiiiih tuh udah nemu jawabannya yang dikotakin kan??? Kalo udah sampai tahap

ini, SELAMAT!!! Anda berhasil. Tapi jangan puas dulu.... masih ada no 2 yang lebih

ngeselin lagi #kayaknya #asik

maxmax

1

][

1

V S V

K

V

app

M


11/41

8

2.

Buat no 2 ini lu bikin tabel dulu yee biar gampang (kunci ngerjain soal ini adalah

pelan-pelan step by step)

Curea -rurea 1/Curea 1/-rurea

0.2 1.08 5 0.925926

0.02 0.55 50 1.818182

0.01 0.38 100 2.631579

0.005 0.2 200 5

0.002 0.09 500 11.11111

Terus, masing-masing lu plot antara Curea dan -rurea buat bikin grafik persamaan

michaelis menten yang ini nih (sebenernya sih ga penting-penting amat, buat

bandingin grafik aja yaa)

Nah terus lu buat deh yang satunya lagi pake persamaan lineweaver burk yeee, pake

kalkulator yg udah kita pelajarin bareng kemaren yaa, awasss!!!! Plotnya jangan salah

guys, pake 1/Curea dan 1/-rurea. Kalo sampe salah plot kan gajadi dapet cepe dooong

y = 4.1973x + 0.261

R² = 0.8553

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

- r u r e a

Curea

Michaelis Menten Plot

Series1

Linear (Series1)


12/41

9

Yang kita pake yang mane???? Yang LINEWEAVER BURK ye coooy!!!

yang persamaan ini nih

y = 0.0207x + 0.7531

you know persamaan ini kan?][

1.

11

maxmax S V

K

V r

m

s

(yaiyalah tau kan ini buat bikin

grafik lineweaver burk wkwk)

yaudah

0. 7531→ 1.33 lu nyari K m yee dari slope yang udah lu dapet tinggal gini doang nih

0.0207→ 0.027

NAHHHH, udah dapet tinggal lo bikin persamaan seperti ini

Kok bisa begitu? Darimana? Sabaaaar..... semuanya ada di fogler halaman 406 yaaa,

nah buat lo nentuin Et1 coba lu pahamin alurnya Example 7.3 halaman 401-403 yaaa...

Nah, kalo udah ayok kita plot!

1.33 5 0.001 0.000266 ⁄ .

Lalu, akhirnya sampe juga di penghujung acara #yeaaay

y = 0.0207x + 0.7531

R² = 0.9992

0

2

4

6

8

10

12

0 200 400 600

1 / - r u r e a

1/Curea

Lineweaver Burk Plot

Series1

Linear (Series1)


13/41

10

Kita pake ini nih

t =

ln

− +

. x

0.02660.000266 ln 10.2 0.1 .0.800.000266 462

Dapet juga kan jawabannya? Yeeeeyyy

Mari sama-sama kita panjatkan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena

akhirnya kita bisa menyelesaikannya.

Sebelum mengakhiri belajar diktat rekayasa biokimia, mari kita berdoa menurutkepercayaan masing-masing, berdoa... mulai....

Selesai...

Terima kasih yaa yang sempeti baca dan nyoba ngerjain modul ini... senior selalu

mendoakan semoga kalian lancar menghadapi kuis, UTS, UAS mata kuliah apapun

khususnya rekayasa biokimia semoga lulus semua dan dapet nilai A. Aamiin.

Mohon maaf yaa apabila bahasanya kurang formal.

Lenteng Agung, 8 Maret 2015

Ibnu Maulana Hidayatullah


14/41

11


Hari, Tanggal : Senin, 31 Maret 2015Waktu : 90 menit (13.30-15.00)

Sifat Ujian : Buka Terbuka

Dosen : -

1. Berikut ini adalah data konsentrasi versus waktu untuk reaksi A B + C

t x 10-2 0 3 5,4 9 13,2 18 24 36

C A x 10-3 2 1,6 1,4 1,1 0,9 0,70 0,5 0,4

Tentukan persamaan laju reaksi dengan memanfaatkan data diatas! (Nilai 40%)

2. Secara umum, reaksi penguraian suatu substrat tertentu oleh enzim dapat dituliskan

berdasarkan persamaan reaksi berikut:

dengan S=Substrat; E=Enzim; dan P=Produk.

Pada suatu penelitian yang dilakukan, diperoleh data laju reaksi enzimatik substrat

untuk setiap variasi konsentrasi substrat dan konsentrasi produk yang ditambahkan.

S (mmol/L)

V (mmol/jam)

P (mmol/L)

0 1 3 4 6

1 4,5 3,7 2,7 2,4 1,9

2 6,5 5,5 4,3 4,0 3,3

3 7,5 6,6 5,4 5,0 4,3

4 7,9 7,2 6,2 5,7 5,0

S+E E+2P


15/41

12

Jika pada awal reaksi terdapat 100 µg/L enzim, tentukan a)penghambatan apa yang

terjadi (buktikan dengan grafik), b) tuliskan persamaan laju reaksinya, dan c) tentukan

parameter-parameter yang ada dalam persamaan tersebut. (Nilai 60%)


16/41

13

JAWABAN UTS REKAYASA BIOKIMIA 2015

Asisten Dosen : Ega Adi Surya

Jurusan, Angkatan : Teknologi Bioproses 2013

1. Gunakan regresi linier untuk menguji kecocokan ordo reaksi dari data tersebut

t x 10-2 0 3 5,4 9 13,2 18 24 36

C A x 10-3 2 1,6 1,4 1,1 0,9 0,70 0,5 0,4

Jika Ordo 0

[A] = [Ao] – kt

Jika Ordo 1

Ln[A] = ln[Ao] – kt

Jika Ordo 2

[A]-1 = kt + [Ao]-1

t [A] ln[A] [A]^-1

0 2000 7,600902 0,0005

300 1600 7,377759 0,000625

540 1400 7,244228 0,000714

900 1100 7,003065 0,000909

1320 900 6,802395 0,001111

1800 700 6,55108 0,001429

2400 500 6,214608 0,002

3600 400 5,991465 0,0025

y = -0.4295x + 1658.1

R² = 0.8533

0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000

[A]


17/41

14

Kesesuaian terbesar (R 2) dimiliki oleh grafik ordo kedua, sehingga diketahui reaksi

merupakan reaksi ordo 2 dengan nilai k = 6x10-7

Persamaan lajunya:

[] 6 × 1 0− ×[]

2. Reaksi enzimatik, ingat persamaan Michaelis – Menten. Terdapat inhibisi, penentuan

jenis inhibisi dapat dilakukan dengan menggunakan plot Lineweaver-Burk (Lihat

fogler halaman 409-417).

Data yang dimiliki:

V (mmol/jam)

S (mmol/L) P (mmol/L)

0 1 3 4 6

1 4,5 3,7 2,7 2,4 1,9

2 6,5 5,5 4,3 4,0 3,3

3 7,5 6,6 5,4 5,0 4,3

4 7,9 7,2 6,2 5,7 5,0

Data yang dibutuhkan untuk plot Lineweaver-Burk adalah 1/-r S dan 1/S.

y = -0.0005x + 7.4751

R² = 0.9606

0

2

4

6

8

0 1000 2000 3000 4000

ln[A]

ln[A] Linear (ln[A])

y = 6E-07x + 0.0004

R² = 0.9862

0

0.001

0.002

0.003

0 1000 2000 3000 4000

[A]^-1

[A]^-1 Linear ([A]^-1)


18/41

15

a. Berdasarkan kurva, diketahui bahwa jenis inhibisinya adalah competitive dan

inhibitornya adalah produk (product competitive inhibitor).

b. ++ c.

Untuk menentukan parameter persamaan, digunakan kurva lineweaver-Burk.

Persamaannya adalah:

Untuk memudahkan perhitungan, gunakan data saat konsentrasi inhibitornya

0, yaitu saat Po.

1/Vmax = 0,0913

Vmax = 10,9529

K M/Vmax = 0,13

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

1 / r s

1/s

Plot Lineweaver-Burk

Po P1 P3 P4 P6

y = 0.13x + 0.0913

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Lineweaver-Burk Po


19/41

16

K M = 0,13 x 10,9529 = 1,4239

1 0,1763 0,13 1 1 0,1763 0,13

0,0463 → 2,8078 ∗ jangan lupa satuannya ya

y = 0.1763x + 0.0938

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

1 / r s

1/s

Plot Lineweaver-Burk

P1 Linear (P1)


20/41

17

SOAL UTS KOMPUTASI NUMERIK


Sifat Ujian : -

Dosen : -

1. Sekumpulan data yang mengkorelasikan antara x dan y dapat dilinearisasikan

membentuk persaman Y= a+bx. Untuk menentukan harga konstanta a dan b dalam

persamaan tersebut, maka perlu metode numeric yang disebut penjumlahan dari

kuadrat residual error – SSE (Sum of Square Error) yang minimum sehingga didapat

̂

=

=

=

Lanjutkanlah bagaimanakah pada akhirnya mendapatkan harga a dan b sebagai

berikut. (Nilai 25%)

∑ ∑ = = ∑ ∑ ==∑ 1= ∑ = ∑ = ∑ 1 ∑ = = ∑ ∑ ==∑ 1= ∑ = ∑ =

2. Sedangkan untuk mencari konstanta terhadap dua atau lebih variable independen (X1,

X2, X3, ….. Xn), diformulasikan dalam persamaan regresi umum adalah:

⋯

Sedangkan untuk dua variable linear dengan persamaan , Nilai-nilai b0, b1, dan b2, dicari dari sistem persamaan:

∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑

Dapatkah anda menjabarkan bagaimanakah b0, b1, dan b2 bisa didapatkan? (Nilai25%)


21/41

18

3.

Sudahkan anda mencoba menyelesaikan tugas PR anda tentang linerisasi dengan

metode minimalisasi jumlahan kuadran error minimum (metode least square)? Coba

sajikan dalam jawaban Buku UTS ini disertai soal yang anda jawab. (Nilai 25%)

4. Reaksi Steam Reforming Isooktana dengan menggunakan katalis komersial berbasis

logam Ni menghasilkan produk Syngas melalui reaksi

→ 2 Laju reaksinya dapat diformulasikan berdasarkan power rate dengan persamaan

sebagai berikut.

−/ r adalah laju reaksi isooktana steam reforming (mol/gcat.s), k adalah konstanta laju

reaksi pseudo state ((mol/gcat.s).kPa-(a+b)), PA dan PB adalah tekanan parsial masing-

masing untuk isooktana dan uap air (steam), sedangkan a dan b adalah order reaksi

masing-masing terhadap isooktana dan steam. Dari hasil eksperimen uji reaksi steam

reforming yang diklaim dr Praharso mendapatkan data-data seperti tabel berikut.

Suhu Reaksi

(celcius)

Isooctane Partial

Pressure (kPa)

Steam partial

pressure (kPa)

Rate x 107

(mol/gcat.s)

310 1.12 23.81 12.8

310 1.15 31.16 15.72

310 1.16 39.56 17.22

310 1.15 49.71 19.98

310 1.01 56.92 21.09

310 0.28 6.15 5.55

310 0.57 12.31 6.87

310 1.18 23.99 9.81

310 0.86 17.78 10.81

310 1.47 29.83 12.2

330 1.17 23.79 18.76

330 1.18 32.02 21.64

330 1.19 40.45 24.3

330 1.21 50.21 28.88

330 1.14 56.31 33.44


22/41

19

330 1.51 29.31 23.62

330 0.27 6.07 9.98

330 0.53 12.04 12.22

330 0.93 17.52 19.81350 1.23 23.77 34.55

350 1.3 31.97 41.22

350 1.3 39.94 43.89

350 1.35 50.18 46.25

350 1.27 53.86 53.32

350 1.54 29.84 39.64

350 0.96 17.76 38.15350 0.3 6.14 15.6

350 0.57 12.04 19.98

Dan dari Praharso meperoleh besaran-besaran parameter konstanta kinetika sebagai

berikut.

K0 = 0.0026(+0.0001) mol gcat-1 s-1 kPa-0.71

E = 44.0(+22.2) kJ mol-1

a (isooctane order) = 0.17(+0.01)

b (steam order) = 0.54(+0.03)

Dengan pengalaman perhitungan anda belajar metode numeric linearisasi dan least

square minimization, dapatkah anda lebih meyakinkan hasil data perhitungan

parameter kinetika yang di dapat dari Bapak Praharso tersebut? (Nilai 25%)


23/41

20

JAWABAN UTS KOMPUTASI NUMERIK

Asisten Dosen : -

Jurusan, Angkatan : -

1. ∑ ŷ ∑ == Dimana Q= jumlah dari keseluruhan kuadrat. Q akan meminimalisasi nilai a dan b

untuk

0 &

0 ; sehingga

0 2 0

=

2

=

= 0

∗

=

= 0

=

=

ȳ … (1)

0 2

= 0

2

= 0


24/41

21

Substitusi persamaaan (1) ke persamaan diatas, sehingga:

ȳ

=

ȳ= = 0

∑ ȳ=∑ = ∑ = ȳ̅∑ = ̅

Dikarenakan ∑ = 0 dan ∑ ̅̅= 0 Maka b dapat ditulis ulang persamaannya sebagai ratio dari Cov (x,y) terhadap Var(x), sehingga menjadi:

∑ ȳ= ∑ ̅̅=∑ = ∑ ̅ =

1 ∑ ̅ =1 ∑ ̅=

,

∑ ∑

∑ = ∑ ∑ ==

∑ = ∑ =

∑ = ̅∑ = ̅

1 ∑ = ̅1 ∑ = ̅

− ̅ − ̅ ...(2)


25/41

22

∑ = ∑ = ∑ =∑ = ∑ =

Substitusi persamaan (2) ke persamaan (1)

̅ ̅ ̅ ̅

̅ ̅̅ ̅

2.

, , ∑ = ∑ = , ,

= dimana sehingga,

… Dengan melakukan diferensiasi parsial terhadap persamaan (1), maka:

ΔΔ =

2

Turunan parsial untuk j=0,1,2 adalah

2

2 dikarenakan

,maka 1 ; ;

sehingga 2 0,1,2

2 2 1 2 …

2 2 2 …


26/41

23

2 2 2 …

Langkah selanjtnya adalah mendapatkan FOC (First Order Condition) untuk masing-

masing persamaan, dimana

2 0 → 2 0 0 0 …

2 0 → 2 0 0 0 …

2

0 → 2 0 0 0 …

Persamaan 5,6, dan 7 kemudian disusun ulang sehingga diperoleh :

→ 0 0 …

→ 0 0 0


27/41

24

… → 0

0 …


28/41

25

SOAL UTS MEKANIKA FLUIDA DAN PARTIKEL 2011

Hari, Tanggal : Kamis, 5 April 2012Waktu : 45 menit

Sifat Ujian : Buku Terbuka

Dosen :

1. A pipe line is set up to draw water from a reservoir. The pipe line has to go over a

barrier which is above the water level. The outlet is 8 m below water level. Determine

the maximum height of the barrier if the pressure at this point should not fall below

1.0 m of water to avoid cavitation. Atmosphere pressure is 10.3m?

2.

Water flows at the rate of 200 l/s upwards through a tapered vertical pipe. The

diameter at the bottom is 240 mm and at the top 200 mm and the length is 5 m. The

pressure at the bottom is 8 bar, and the pressure at the topside is 7.3 bar. Determine

the head loss through the pipe. Express it as a function of exit velocity head?

3.

Two large water reservoirs are connected by 5000 ft of 8-in pipe. The level in one

reservoir is 200 ft above the level in the other, and water is flowing steadily through

the pipe from one reservoir to the other. Both reservoirs are open to the atmosphere.

How many gallons per minute are flowing?


29/41

26

JAWABAN UTS MEKANIKA FLUIDA DAN PARTIKEL 2011

Asisten Dosen : -Jurusan, Angkatan : -

1. Diasumsikan titik 1 dan 3 terbuka ke atmosfer

Kecepatan air pada titik 1 = 0 + + = + +

= karena keduanya terbuka ke atmosfer

= √ 2 . 8 . 9,81 = 12,53 m/s

+ h +

= + + Asumsi =

1 + h + , ., = 10,3 + 0 + 0h = 9,3 – 8,00

= 1,3 m ∴ ℎ 1,3 atau

+ + = + + 1 +

= 10,3 + 0

= 10,3 + 0 = 9,3H = 9,3 – 8 = 1,3 m

2.

+ +

= + +

+ losses


30/41

27

+

( ) , , + 0 =

, . +

( ) , + 5 + losses

1,07 1,07 = X

= X (

) , ² / 9,81

Loss of head = 0,516

3.

Menentukan nilai = Asumsikan pipa merupakan commercial steel

= 0,0018 (Tabel 6.2) ,, = 2,215 . 10− f = 0,0035

V= −∆ = . .. ., . , = 11,6 ft/s

Q = 11.6 . 2,69 ft/s . ⁄

/ = 31,204 gal/min


31/41

28

SOAL UTS MEKANIKA FLUIDA DAN PARTIKEL 2013


Sifat Ujian : -

Dosen : -

9. Air 20oC dialirkan dari titik 1 ke titik 2 melalui sistem perpipaan seperti pada gambar

dibawah ini. Pada aliran diberikan pompa dengan daya listrik 40 watt (efisiensi 60

%).

a) Jika diketahui laju alir volum air yang keluar pada titik 2 adalah sebesar 100

liter menit, hitung ketinggian H!

b) Jika laju alir yang diinginkan menjadi 200 liter / menit (pada harga H yang

sama), berapa daya pompa yang harus diberikan (dalam watt)?


32/41

29

2.

Air dalam tangki pada suhu 25oC dialirkan melalui sistem perpipaan seperti yang

ditunjukkan gambar pipa dibawah ini. Pipa adalah commercial steel dengan diameter

pipa untuk seluruh perpiaan sama yaitu adalah 4 cm. jika diasumsikan aliran adalah

turbulen dan faktor friksi pipa sebesar 0,01 :

a. Hitung laju volumetric air dalam (lt/min) di titik 2 dan 3!

b.

Apakah asumsi yang diberikan sudah benar? Jika tidak apa yang harus

dilakukan selanjutnya?


33/41


34/41

31

∑ F = F1 + F2 + F3 + F4 = 0,48 + 89,8 + 1,975 + 8,34 = 100,595 J/kg• Ws pompa

Ws = - Wp ; Wp = = . = ,. ¯³, = 24 J/kgWs = - 0,6 . 24 = -14,4 J/kg

a.) Neraca energi (² ) + g . H + ∑ F + Ws = 0 (1,325)² + 9,806 (H) + 100,595 – 14,4 = 0

0,88 + 9,806 H + 86,195 = 0

9,806 H = 87, 075

H = 8,88 m

b.)

Q2 = 200 L/menit = . ¯³ = 3,3 . 10-3 m3/s = / A = , . ¯³, . ¯³ = 2,62 m/sMenghitung ∑ FF1 = kontraksi tangki – pipa

Kc = 0,55

F1 = Kc . = 0,55

,² = 1,89 J/kg

F2 = friction loss pada pipa lurus (165 m)

F2 =4 . ∆ Nilai f2 =0,00115 Re =

.V.P =

,,. ¯ , . ¯³ = 1,04 . 10

Dari grafik moody, = 0,0055F2 =

,,² . . = 311,47 J/kg

F3 = friction loss pada 3 elbow

F3 = 3 . Kf . = . 0,75 . (2,62)² = 7,7 J/kgF4 = friction loss pada valve

F4 = Kf . = 9,5 . ,² = 32,6 J/kg

∑ F = F1 + F2 + F3 + F4 = 353,66 J/kg Neraca energi:

(² ) + g . H + ∑ F + Ws = 0 (2,62)² + 9,806 (8,88) + 353,66 – Ws = 03,43 + 87,1 + 353,66 + Ws = 0

Ws = - 444,2 J/kg


35/41

32

Ws = - Wp- 444,2 = - 0,6 Wp

Wp = 740,33 J/kg

Daya pompa: P= m . Wp

= Q . . Wp= 3,3 . 10-3 . 998,23 . 740,33= 2438,77 Watt

2. Diketahui:

Tair = 250 C D pipa = 4 10

-2 m A = ¼ πD2 = 1,26 10-3 m2

ρair = 997,08 kg/m3 ε = 4,16 10-5 m µair = 0,8937 10-3 kg/ms f = 0,01

Asumsi:

Aliran turbulen

Fluida inkompresible Steady state

1) Meninjau system titik acuan 2 dan 3

Neraca energy:

0 12 9 0 0 0

12 9 0

Menghitung Friction loss (ΣF)

F1 = kontraksi tangki – pipa

0,55 1 ; ≫ 0,55 0,55 2 0,275

F2 = Friction loss pada pipa lurus 170 m

4

2 4 10− 1704 10−

2 85 F3 = Friction loss pada 3 elbow 2

6 2 3

2


36/41

33

0,275851,1253 89,4

Neraca energy:

12 9 0 12 9,8063089,4 0 89,4 196,12 2,2 1,48 1,26 10−1,48

1,86 10−

111,6 2) Meninjau system titik acuan 1 dan 2 Neraca energy:

0 12 9 3 0 0 Menghitung friction loss (ΣF)

F1 = kontraksi tangka – pipa

0,55 1 ; ≫ 0,55 0,55 2 0,275

F2 = elbow 1

2 0,75

2 0,3753 F3 = friction loss pipa lurus (160 m)

4

2 4 10

− 1604 10−

2 80

F4 = friction loss value

2 3 83,65

Necara energy 12 9,8063083,65 0 84,15 294,18 3,5


37/41

34

1,87 1,87 10−1,26 2,36 10− 141,6

a) Laju volumetric

Titik 2 = 111,6 L/menitTitik 3 = 141,6 L/menit

b) Asumsi: Turbulen

Friction factor = 0,01

f = 0,01

ΣD , 1,15 10− 0,0015 Re dari grafik moody

Re =

4,5 10 997,08 4 10−

0,8937 10− ,, 0,1 / pada pipa lurus 4 4 40,01 , 40,01 , , 0 , 8 asumsi 0279,75 perhitungan

#asumsi belum tepat, karena perhitungan friction loss pada pipa harus menggunakan

V asumsi dengan perhitungan berbeda, maka diperlukan asumsi lain.


38/41

35

SOAL UTS PERPINDAHAN KALOR 2015

Hari, Tanggal : -Waktu : 90 Menit

Sifat Ujian : Buka catatan 1 lembar A4

Dosen : Dr. Dianursanti S.T., M.T.

1. Proses sterilisasi makanan kaleng dengan pemanasan dilakukan untuk penentuan

jaminan keselamatan bahan makanan. Jaminan ini meliputi tepat atau tidaknya

tanggal kadaluwarsa yang tercantum pada label, rusak tidaknya kualitas makanan dan

jumlah kandungan nutrisi yang ada. Namun demikian, proses sterilisasi makanan yang

diberikan tidak semata-mata membunuh mikroba, tetapi juga harus

mempertimbangkan mutu akhir dari produk, dimana kerusakan mutu oleh pemanasan

harus diminimalkan.

a.

Menurut anda bagaimana ilmu perpindahan kalor ini berperan dalam proses

sterilisasi makanan? (15%)

b. Diketahui dalam proses sterilisasi digunakan udara panas yang dialirkan

kedalamnya dengan kecepatan rata-rata 30 cm/detik, pada tekanan 1 atm dan

suhu 250oC. Di dalamnya terdapat kaleng (posisi vertikal) yang berisi bahan

pangan yang diawetkan/disterilisasi dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi

kaleng 20 cm. Jika anda akan menghitung besarnya laju kalor yang terjadi,

asumsi apa yang anda buat? Bagaimana anda menentukan koefisien

perpindahan kalor untuk situasi ini? (20%)

c.

Jika kaleng makanan tersebut berisi daging ( suhunya mencapai 220oC),

didinginkan dalam suatu wadah yang berisi air dengan suhu 20 oC. Bagaimana

anda menjelaskan pengaruh dimensi dan ukuran wadah tersebut terhadap

mekanisme perpindahan kalor yang terjadi? (15%)

2. Tujuan dalam bioenergetika adalah mempelajari perubahan energi yang mengikuti

reaksi biokimiawi (reaksi kimia pada organisme/makhluk hidup).


39/41

36

a.

Bagaimana anda menjelaskan pernyataan yang menyatakan bahwa reaksi dapat

berlangsung spontan hanya bila jumlah entropi suatu sistem dan lingkungannya

bertambah? (10%)

b. Proses reaksi biokimia dimana berlangsungnya reaksi-reaksi yang melepaskan

energi bebas (eksergonik) biasanya selalu dirangkaikan dengan proses yang

reaksi-reaksinya memerlukan energi bebas (endergonik). Bagaimana anda

menjelaskan hal ini dalam tubuh manusia? (15%)

c.

Enzim fosforilase b mengikat AMP, mengikuti reaksi berikut:

Fosforilase b.AMP → fosforilase b + AMP

Tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini adalah 2,75 x 10 -5 mol/L pada 286 K dan

5,9 x 10-5 mol/L pada 313 K. Tentukanlah nilai

∆ H o,

∆S o,

∆Go untuk reaksi

tersebut pada suhu 303 K. Dianggap bahwa ∆ H o tidak tergantung suhu.Gunakan hubungan:

=

∆ (25%)


40/41

37

JAWABAN UTS PERPINDAHAN KALOR 2015

Asisten Dosen : Zainah

Jurusan, Angkatan : Teknologi Bioproses, 2014

1.

a. Proses sterilisasi merupakan proses utama pada proses produksi pangan steril

komersial, khususnya untuk menjamin tercapainya keamanan pangan steril

komersial. Sterilisasi (Processing) pada pengalengan adalah proses pemanasan

wadah serta isinya pada suhu dan jangka waktu tertentu untuk menghilangkan

atau mengurangi faktor-faktor penyebab kerusakan makanan, tanpa

menimbulkan gejala lewat pemasakan (over cooking) pada makanannya.

Waktu dan suhu yang diperlukan untuk proses sterilisasi biasanya tergantung

pada konsistensi atau ukuran partikel bahan, derajat keasaman isi kaleng,

ukuran headspace, besar dan ukuran kaleng, kemurnian uap air dan steam yang

digunakan, dan kecepatan perambatan panas. Dengan demikian, optimasi proses sterilisasi makanan kaleng diperlukan untuk

dapat menentukan kombinasi suhu dan waktu selama pemanasan yang dapat

memenuhikriteria keamanan pangan dan mutu.

b.

2.

a. Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa suatu proses dapat

berlangsung spontan hanya bilajumlah entropi (tingkat kekacauan) suatu

sistem dan lingkungannya bertambah. Suatu masalah dalam menggunakan

entropi sebagai kriteria apakah suatu reaksi kimia dapat berjalan spontan, ialah

bahwa perubahan entropi reaksi kimia tidak dapat diukur secara langsung.

Kesukaran ini diatasi dengan menggunakan fungsi thermodinamikalain yang

disebut energi bebas ( G ) dengan persamaan :

oG = oH - ToS.


41/41

oG adalah perubahan energi bebas suatu sistem yang mengalami perubahan

pada suatu tekanan (P) dan suhu (T) yang tetap. oH adalah perubahan entalpi

(kandungan panas) sistem dan oS perubahan entropinya. Perubahan entalpi

dinyatakan sebagai :

oH = oE – PV,

karena perubahan volume,V dalam reaksi biokimia kecil sehingga oH hampir

sama dengan oE, maka :

oG = oE - T oS

Berlawanan dengan perubahan energi dalam sistem (oE ), perubahan energi

bebas (oG ) suatu reaksi adalah kriteria yang berharga untuk menentukan

apakah reaksi tersebut dapat berlangsung dengan spontan. Suatu reaksi dapat

berlangsung spontan hanya bila oG negatif. Bila oG nol, sistem berada dalam

keseimbangan dan bila positif, diperlukan masukan energi bebas untuk

menggerakkan reaksi tersebut. Sehingga, reaksi dapat berlangsung spontan

hanya bila jumlah entropi suatu sistem dan lingkungannya bertambah.

b. Untuk merangkaikan kedua proses eksergonik dan endergonik harus ada

senyawa antara dengan potensial energi tinggi yang dibentuk dalam reaksi

eksergonik dan menyatukan senyawa yang baru dibentuk tersebut kedalam

reaksi endergonik, sehingga energi bebasnya dialihkan antara dua proses

tersebut. Senyawa antara yang dibentuk tidak perlu mempunyai hubungan

struktural dengan reaktan-reaktan yang bereaksi. Dalam sel hidup, reaksi

oksidasi yang melepas energi bebas selalu disertai dengan peristiwa fosforilasi

yang membentuk senyawa dengan potensial energi lebih tinggi. Senyawa

pembawa atau senyawa antara energi tinggi yang utama adalah ATP .

diktat uts semester 4 biop 2016

Documents