Diagram PVT

Download Diagram PVT

Post on 17-Jan-2016

5 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

sdad

TRANSCRIPT

<p>Nama : Andhika Priotomo RahardjoNPM : 1306449334Kelompok : 09Outline: Interpretasi Diagram P-V-T</p> <p>Kuantitas pada panas dan kerja yang digunakan pada proses industry didapatkan dari perhitungan sifat termodinamika sebagai energy dan entalpi. Pada fluida, sifat-sifat tersbut didapatkan dari pengukuran molar volume sebagai fungsi dari tekanan dan temperature, yang menghasilkan hubungan tekanan-volume-temperatur (PVT). Hubungan PVT tersebut dapat diekspresikan dalam matematika sebagai persamaan keadaan. Untuk menginterpretasikan diagram PVT perlu juga diketahui sifat dari senyawa fluida murni, gas ideal yang menyediakan dasar dari deskripsi kuantitatif dari sifat fluida asli.</p> <p>Gambar 1. Diagram PT untuk senyawa murni</p> <p>Pada gambar diatas, terlihat garis 1-2 dan 2-C yang merepresentasikan tekanan dan temperature dalam kondisi murni, dimana fase cairan dan padat berada pada equilibrium dengan fase uap. Garis tekanan vs temperature dikarakteristikan sebagai hubungan equilibrium dari padatan/uap (garis 1-2) dan cairan/uap (garis 2-C). Hubungan equilibrium dari padatan/cairan direpresentasikan oleh garis 2-3. Ketiga garis memperlihatkan kondisi P dan T dimana kedua fase dapat berdampingan, dan membagi diagram menjadi daerah satu fase (single phase). Pada garis 1-2, yaitu kurva sublimasi, memisahkan daerah padatan dan gas. Pada garis 2-3, yaitu kurva peleburan, memisahkan daerah padatan dan cairan. Sedangakan pada daris 2-C, yaitu kurva penguapan, memisahkan daerah cairan dan gas. Titik C diketahui sebagai titik kritis, dimana titik tersebut berkoordinat Pc dan Tc yang memiliki tekanan dan temperature tertinggi dimana senyawa kimia murni diobservasi berada pada equilibrium uap/cair. Ketiga garis bertemu pada titik tripel, dimana ketiga fase berdampingan di equilibrium. Menurut aturan fase, titik tripel merupakan invariant (F=0). Jika sistem berada sepanjang garis dua-fase pada gambar tersebut, titik tripel menjadi tidak invariant, dimana daerah satu-fase menjadi divariant (F=2).Perubahan dari keadaan dapat direpresentasikan oleh garis pada diagram PT, dimana perubahan isothermal oleh garis vertical dan perubahan isobaric oleh garis horizontal. Saat garis tersebut melewati batas fase, perubahan mendadak dari sifat fluida terjadi pada T dan P konstan.</p> <p>Gambar 2. Diagram PV untuk senyawa murni, (a) menunjukan daerah padat, cair, dan gas, (b) menunjukan daerah cair, cair/uap, dan uap dengan isothermal.</p> <p>Pada diagram PV, diberikan informasi mengenai volume. Batasan-batasan tersebut bergantian menjadi daerah dimana dua fase (padat/cair, padat/uap, dan cair/uap) berdampingan pada equilibrium. Daerah tersebut dipisahkan oleh kurva bounding yang merepresentasikan satu-fase, jumlah relative yang menjelaskan molar (atau spesifik) volume pada titik intermediate. Gambar 2 (b) memperlihatkan daerah cair, cair/uap, dan uap pada diagram PV, dengan empat isotherm ditempatkan diatas. Pada gambar tersebut isotherm dilabelkan dengan T&gt;Tc. Garis yang dilabelkan T1 dan T2 adalah untuk temperature subkritikal, dan terdiri dari tiga segmen. Segmen horizontal pada tiap isotherm merepresentasikan seluruh kemungkinan campuran dari cairan dan uap pada equilibrium. Lokus pada titik akhir ini berbentuk kurva kubah yang dilabelkan BCD. Bagian kiri (B menuju C) merepresentasikan cairan satu-fase pada saat temperature vaporasi (mendidih), dan bagian kanan (C menuju D) menunjukan uap satu-fase pada saat temperature kondensasi. Cairan dan uap yang direpresentasikan BCD merupakan saturasi dan fase berdampingan terkoneksi oleh segmen horizontal pada isotherm saat tekanan spesifik saturasi menuju isotherm. Daerah dua-fase cairan/uap berada dibawah kubah BCD, daerah cairan subcooled berada dibawah bagian kiri dari cairan saturasi kurva BC, dan daerah uap superheated berada pada bagian kanan dari uap saturasi kurva CD. Segmen horizontal dari isotherm pada daerah dua-fase menjadi pendek secara progresif pada temperature tinggi. Sehingga isotherm kritis , yang dilabelkan Tc, berada pada infleksi horizontal pada titik kritikal C diatas kubah, dimana fase cairan dan uap dibedakan.</p> <p>Pada tekanan konstan untuk pemanasan air dalam silinder piston, jika air dalam keadaan awal 1 dengan temperature 25o dan 101.325 kPa, dengan volume spesifik dari air meningkat melalui garis 1-2 pada Gambar 2(a). Titik 2, air mencapai temperature 100oC dan mulai menguap. Selama proses penguapan, temperature dan tekanan tetap konstan sampai seluruh cairan telah menguap. Proses penguapan ini direpresentasikan oleh garis 2-3. Perubahan fase dari cairan ke uap mulai dari titik 2 dan berakhir pada titik 3. Keadaan dimana awal atau akhir perubahan fase disebut sebagai keadaan saturasi. Titik kedua merepresentasikan saturasi cairan dan titik ketiga merepresentasikan saturasi uap. Prosedur pemanasan yang berlanjut akan menghasilkan uap superheated, yaitu uap diatas saturasi temperature pada tekanan spesifik. Keadaan akhir merupakan titik 4 pada sistem. Jika tekanan konstan telah selesai pada beberapa tekanan yang berbeda hasil dari diagram volume-temperatur dapat dilihat pada Gambar 2(b). Kurva AC merepresentasikan garis saturasi cairan dan kurva BC merepresentasikan garis uap saturasi. Sepanjang kurva AC dan BC, kedua fase cairan dan uap berdampingan dalam keadaan equilibrium. Pada bagian kiri dari kurva AC, fluida hanya berada pada fase cairan, dan pada bagian kanan kurva BC, fluida hanya berada pada fase uap. Daerah yang berada pada kubah ACB, kedua fase cairan dan uap berdampingan dalam keadaan equilibrium. Tempereatur dimana transisi fase dari cairan ke uap mulai atau berakhir dalam tekanan spesifik disebut sebagai temperature saturasi. Sebuah titik dalam daerah dua-fase pada Gambar 3(b) merepresentasikan campuran dari cairan dan uap. Kurva cairan saturasi dan uap bertemu pada titik kritis, yang merepresentasikan temperature tertinggi dan tekanan dimana fase uap dan cairan dapat berdampingan.</p> <p>Komposisi dari sistem satu-komponen adalah tetap sehingga keadaan dari suatu sistem dapat didefinisikan oleh dua nilai yang dispesifikan dari tekanan, volume, dan temperature. Keadaan dari sistem dapat direpresentasikan sebagai permukaan dari plot tiga dimensi tekanan, volume, dan temperature. Luas pada permukaan merepresentasikan daerah dimana hanya satu fase yang stabil. Garis yang digambarkan diantara daerah merepresentasikan nilai dari variable tersebut dimana dua fase berdampingan dalam equilibrium. Titik pada titik potong diantara dua garis merepresentasikan nilai dimana tiga fase berdampingan dalam equilibrium.</p> <p>Diagram PVT pada gambar dibawah ini dibentuk dengan membentuk hubungan tekanan-volume-temperature pada sumbu koordinat kartesius (x,y,z). Hasil visualisasi tersebut didapatkan dari serangkaian percobaan atau eksperimen. Dari hasil percobaan tersebut diperoleh suatu hubungan-hubungan kuantitatif yang kemudian dapat diinterpretasikan secara kualitatif. Pada diagram PVT terdapat daerah-daerah di mana zat tersebut memiliki satu fase (single phase), dua fase (two phase) dan ketiga wujud zat berada dalam kesetimbangan.Daerahsingle-phasemerupakan daerah di mana hanya terdapat satu fase yaitu :solid(padat),liquid(cair), danvapor(uap). Pada daerah tersebut dipengaruhi oleh dua kombinasi faktor, yakni tekanan, temperature atau volume spesifik dan pada kondisi ini ketiganya saling 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. Daerah dua fasa muncul karena adanya perubahan fasa seperti : penguapan (cair ke uap), peleburan (padat ke cair) dan penyubliman (padat-gas). Pada daerah dua fasa tekanan dan temperature saling bergantung (dependent) artinya salah satu tidak akan berubah jika yang lainya tidak berubah. Oleh karena itu, bentuk fasa tidak hanya ditentukan oleh temperature dan tekanan saja, melainkan ditentukan juga oleh volume spesifik. Garis di mana terdapat kesetimbangan tiga fasa disebuttriple line.</p>