• Yang akan dibahas dalam bab ini adalah hubungan antara tekanan (P), volume molar (V), dan temperatur (T) untuk senyawa murni.

• Senyawa murni selalu homogen.

• Senyawa murni dapat berada dalam dua fasa lebih, tetapi masing-masing fasa harus memiliki komposisi kimia yang sama.

PENDAHULUAN

solid liquid vapor

(a) (b) (c) (d)

PERMUKAAN P-V-T

Cair

Padat

cair jenuh

uap jenuh

V

T uap

Diagram TV

garis isobaris

V = 1/

T

Diagram TV

P1

P2

P3

Diagram TV

Diagram PV

Garis isotermal

Diagram PV

Vc

Diagram PV

Jika kita ikuti garis isotermal pada temperatur kritik, maka akan kita sadari bahwa titik kritik merupakan titik belok dari kurva isotermal tersebut.

0,

2

2

cc PTVP

0,

cc PTVP

0,

2

2

cc PTVP

VP

Kondisi kritikalitas:

Diagram PT

Temperature

Pre

ssu

re

Tc

Pc

Fluid region

Solidregion

Liquidregion

Vapor region

Gas region

Fusioncurve

Sublimationcurve

Triplepoint

Criticalpoint

Vaporizationcurve

Pada titik kritik :Gas dan cairan berada dalam keseimbangan.

Tidak memiliki interface tidak bisa dibedakan antara fasa cair dan gas, sifat keduanya tidak berbeda.

Sepanjang kurva tekanan uap, fasa cair dan gasberada dalam keseimbangan.

Suhu dan tekanan tertinggi dimana fasa cair dan gas berada dalam keseimbangan.

Proses Pemanasan dengan tekanan konstan :

Mula-mula cairan di titik A, dengan pemanasan suhu naik sampai di C (Ta < Tc)Di titik C : perubahan fasa cair uap, kedua fasa memiliki perbedaan density yang sangat besar.

Selama perubahan fasa : penambahan panas kedalam sistem tidak akan menaikkan suhu atau tekanan sistem tetapi digunakan oleh molekul-molekul cairan untuk bergerak lebih cepat sehingga molekul-molekul saling melepaskan diri sehingga terbentuk uap.

Selama pemanasan secara isobaris, proses berlangsung melewati phase boundary yang dinyatakan oleh garis tekanan uap.

Kurva

tek

anan

uap

Secara termodinamis, perubahan Cair (titik A) ke uap (titik B) dapat melalui jalur : ADEB :

Jalur AD : kompresi isotermalJalur DE : pemanasan isobarisJalur EB : ekspansi isotermal.

Jalur ini tidak melalui phase boundary : menyatakan diskontinyuitas atau perbedaan yang sangat besar dalam hal density (dan sifat-sifat fisik yang lain) antara dua fasa yang terpisah antara phase boundary tsb.

Kompresi isotermal : dari titik A (cairan, besar) ketitik D (densitynya seperti cairan) berlangsung tanpa adanya perubahan fasa yang jelas karena tidak lewat Phase boundary.

Pemanasan isobaris : titik D titik EPemanasan menyebabkan perubahan density secara pelan-pelan dari fasa yang density nya seperti cairan (titik D) fasa yang density nya seperti uap (titik E).

Ekspansi isotermal dari E B :Juga berlangsung tanpa perubahan fasa.

Proses : cair uap lewat ADEB melewati kondisi diatas titik kritik. Disekitar atau diatas titik kritik tidak dapat dibedakan apakah sistem berupa gas ataupun cair disebut fluida superkritik.Ialah : cairan ringan (density tidak sebesar cairan)dan juga gas berat (density tidak sekecil gas).

Diagram PVTSolid and liquid

Constant-pressure line

Constant-T lineVolume, V

Pres

sure

, P

Temperature, T

Daerah Uap - cair

Pada diagram TV :Vf : Volume spesifik cairVg: Volume spesifik uapV : Volume Spesifik campuranmf : massa cairmg : massa uapm : massa total sistem

Total vol campuran = jml vol cairan + jml vol uapm V = mf Vf + mg Vg

Rasio massa uap jenuh dengan massa total = kualitas campuran :

m

mx g m = mf + mgdan

fgf

fgf

gf

gg

ff

xVVV

V x(VVV

xVx)V(1V

Vm

mV

m

mV

) (Vg – Vf) = Vfg

Hitung perubahan volume jika 1 kg air pada kondisi cair jenuh diuapkan semuanya pada tekanan 1 kPa, 100 kPa.

Empat Kg air dipanaskan pada tekanan 220 kPa untuk menghasilkan campuran uap-cair dengan kualitas x = 0,8. Hitung Volume akhir campuran.

V

TP konstan

Uap

Cair

13

2

Vf Vg

Gambar : Titik uap jenuh dan cair jenuh pada diagram TV

Di daerah satu fasa berlaku:

f(P, V, T) = 0

V = V(T, P)

dPPV

dTTV

dVTP

dPPV

dTTV

dVTP

Volume expansivity:PT

VV

1

Isothermal compressibility:

TPV

V

1

(1)

(2)

(3)

Persamaan (2) dan (3) dimasukkan ke pers. (1):

dPdTV

dV (4)

dPdTV

dV

2

1

2

1

2

1

P

P

T

T

V

VdPdT

VdV

2

1

2

1

2

1

PP

TT

VV PTVln

12121

2ln PPTTVV

Untuk fasa cair: • sangat curam ( V/ P)T << 0

• sangat dekat ( V/ T)P << 0

INCOMPRESSIBLE FLUID

Di daerah yang jauh dari titik kritik, dan tidak terlalu dipengaruhi oleh T dan P, sehingga persamaan (4) dapat diintegralkan menjadi:

12121

2ln PPTTVV

(5)

Untuk cairan dan selalu positif, kecuali untuk air di antara 0C dan 4C.

TUGAS I(Dikumpulkan minggu depan)

1. Soal no. 3.12. Soal no. 3.23. Soal no. 3.3

Semua soal diambil dari buku Smith dkk