Diagram p-v-T

Dalam mempelajari ilmu kimia fisika erat kaitannya dengan tiga faktor utama yang mempengaruhi suatu materi yaitu tekanan (p), volum (V) dan suhu (T). Hubungan kondisi tersebut dapat dipelajari lebih mudah melalui suatu penggambaran diagram yang mencakup tekanan (p), volum (V) dan suhu (T). Ketiga faktor tersebut berpadu membentuk sebuah diagram tiga dimensi (3D) yang sering disebut diagram p-v-T yang ditunjukkan pada gambar 1 . Diagram tersebut dibentuk dengan meletakkan masing-masing faktor (p-v-T) pada sumbu koordinat kartesius (x,y,z).

 Gambar 1. diagram p-v-TSumber : Moran, J. Michael ,Shapiro. N. Howard. 2006. Fundamentals of Engineering Thermodynamics.

London : John Wiley & Sons, Inc.

Pada gambar di atas terlihat ada daerah-daerah di mana zat tersebut memiliki satu fase (single phase), dua fase (two phase) dan  ketiga wujud zat berada dalam kesetimbangan. Daerah single-phase adalah daerah di mana hanya terdapat satu fase yaitu : solid (padat), liquid (cair), dan vapor (uap). Pada daerah tersebut dipengaruhi oleh dua kombinasi faktor, yakni tekanan, temperature atau volume spesifik dan pada kondisi ini ketiganya independent . Sementara daerah di antara satu fasa atau fasa tunggal adalah daerah dua fasa. Daerah dua fasa (two phase)  adalah daerah di mana terdapat kesetimbangan antara dua fasa : cair-uap, cair-padat, dan padat-uap.Teori Viskositas Gas Densitas Rendah

Mekanisme perpindahan momentum pada gas dilihat secara sudut pandang molekular yaitu tiap satu molekul. Gas murni berupa molekul bulat, rigid, tidak ada tarikan dengan diameter d dan massa m. Terdapat sejumlah n konsentrasi molekul per satuan volume. Jumlah n cukup sedikit sehingga jarak rata-rata antar molekul berkali lipat terhadap diameter d.

Pada keadaan setimbang gas, berdasarkan teori kinetik, kecepatan molekul relative terhadap kecepatan fluida v, memiliki arah yang acak dan memiliki besaran rata-rata u. K adalah konstanta Boltzmann. Frekuensi/jumlah tabrakan molekul pada sebuah sisi permukaan diam adalah Z. Jarak tempuh rata-rata sebuah molekul antara tabrakan yang beruntun adalah rerata jarak bebas l.

Molekul yang mencapai sebuah bidang , secara rata-rata, memiliki jarak terakhir tabrakan a dari bidang. Untuk menentukan viskositas gas sebagai sifat molekul, kita perhatikan perilaku gas ketika mengalir paralel terhadap sumbu x dengan gradien kecepatan dvx/dy. Kita asumsikan persamaan diatas tetap valid pada situasi tak-setimbang, sehingga seluruh kecepatan molekul dihitung relatif terhadap kecepatan rata-rata v pada daerah tabrakan terakhir molekul tersebut. Viskositas gas densitas rendah meningkat dengan temperatur.

Teori Chapman-Enskog telah dikembangkan untuk campuran gas banyak-komponen oleh Curtiss dan Hirschfelder. Untuk beberapa kasus, formula Wilke cukup sesuai:

μmix=∑i=1

n x i μi

∑j=1

n

x j Φij

Φij=1

√8 (1+M i

M j)−1

2 [1+( μi

μ j)1

2 (M j

M i)1

4 ]2

Gas nyata

Gas nyata – kebalikan dari gas ideal - menjelaskan karakteristik yang tidak dapat dijelaskan oleh hukum gas ideal. Untuk memahami perilaku gas nyata, maka faktor-faktor berikut ini mesti diperhitungkan:

efek kompresibilitas; kapasitas panas spesifik; Gaya van der Waals; efek termodinamika tidak setimbang; disosiasi molekul

Di banyak perhitungan, analisis mendetail mengenai gas nyata jarang dipergunakan, dan perkiraan dari nilai gas ideal dapat digunakan. Di sisi lain, model gas ideal dapat digunakan digunakan pada kondisi mendekat titik kondensasi gas, mendekati termodinamika, pada tekanan sangat tinggi, dan untuk menjelaskan efek Joule-Thomson serta beberapa kasus lain yang jarang digunakan.

Perbedaan Wujud Zat Gas, Cair, dan Padat Beserta Sifatnya

1.  Volume MolarVolume molar adalah kebalikan dari angka rapatan (jumlah molekul per cm3) materi. Ciran dan

padatan mempunyai angka kerapatan yang tinggi, sedangkan gas memiliki angka kerapatan yang sangat rendah. Jika meleleh, volume kebanyakan padatan hanya berubah 2 sampai 10 %, menunjukkan bahwa keadaan padatan dan cairan suatu zat memang relatif terkondensasi terhadap keadaan gas dalam jumlah yang sama.

2.  Kompresibilitas Kompresibilitas adalah kemampuan suatu zat didefinisikan sebagai fraksi penurunan volume

akibat tekanan. Padatan dan cairan, keduanya nyaris tak terkompresi , sedangkan gas kompresibilitasnya besar.kompresibilitas yang besar dalam inilah yang menyebabkan banyak ruang kosong dalam gas, namun pada keadaan terkondensasi partikel-partikel zat hampir bersentuhan atau bersentuhan.3.   Difusi Molekul gas pada kondisi kamar berdifusi dengan laju beberapa sentimeter per detik. sedangkan molekul cairan dan padatan berdifusi jauh lebih lambat. Tetapan difusi suatu zat mengukur laju difusi pencampuran. Pada suhu dan tekanan kamar, tetapan difusi untuk difusi cairan kedalam cairan adlah sekitar empat kali lebih kecil daripada gas ke gas, sedangkan tetapan difusi padatan ke padatan lebih kecil lagi.

Identifikasi Tekanan, Temperatur, dan Volume

Tekanan

Tekanan merupakan salah satu property yang terpenting dalam thermodinamika, dan didefinisikan sebagai gaya tekan suatu fluida (cair atau gas) pada satu satuan unit luas area. Istilah tekanan pada benda padat disebut tegangan (stress). Satuan tekanan adalah Pa (Pascal), yang didefinisikan sebagai, 1 Pa = 1 N/m2. Alat pengukur tekanan diatas atmosfir adalah manometer, alat pengukur tekanan vakum disebut manometer vakum, sedang alat pengukur tekanan atmosfir disebut barometer.

Temperatur

Ukuran temperatur berfungsi untuk mengindikasikan adanya energi panas pada suatu benda padat, cair, atau gas. Metodenya biasanya menggunakan perubahan salah satu property suatu material karena panas, seperti pemuaian, dan sifat listrik. Prinsip pengukurannya adalah apabila suatu alat ukur ditempelkan pada benda yang akan diukur temperaturnya, maka akan terjadi perpindahan panas ke alat ukur sampai terjadi keadaan seimbang. Dengan demikian temperatur yang terterapada alat ukur adalah sama dengan temperatur pada benda yang diukur temperaturnya.

Volume

Volume atau bisa juga disebut kapasitas adalah penghitungan seberapa banyak ruang yang bisa ditempati dalam suatu objek. Objek itu bisa berupa benda yang beraturan ataupun benda yang tidak beraturan. Benda yang beraturan misalnya kubus, balok, silinder, limas, kerucut, dan bola. Benda yang tidak beraturan misalnya batu yang ditemukan di jalan. Volume digunakan untuk menentukan massa jenis suatu benda. Volume dari sebuah sistem termodinamika adalah suatu parameter ekstensif untuk menjelaskan keadaan termodinamika. Volume spesifik, adalah properti intensif, adalah volume per satuan massa. Volume merupakan fungsi keadaan dan interdependen dengan properti termodinamika lainnya seperti tekanan dan suhu. Contohnya, volume berhubungan tekanan dan suhu gas ideal melalui hukum gas ideal.

Daftar Pustaka

Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc, Dr. Eng. 2012.

share.its.ac.id/mod/resource/view.php?id=1020. Diakses 24 Sepetember 2015.

Moran, J. Michael ,Shapiro. N. Howard. 2006. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. London : John Wiley & Sons, Inc.

Oxtoby, David W dkk. 2001. PRINSIP-PRINSIP KIMIA MODERN EDISI KE EMPAT JILID 1 (terjemahan oleh Suminar Setiati Achmadi, Ph.D). Jakarta : Erlangga