Nama : Andhika Priotomo Rahardjo

NPM : 1306449334

Kelompok : 09

Outline: Interpretasi Diagram P-V-T

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.

Gambar 1. Diagram PT untuk senyawa murni

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.

Gambar 2. Diagram PV untuk senyawa murni, (a) menunjukan daerah padat, cair, dan gas, (b)

menunjukan daerah cair, cair/uap, dan uap dengan isothermal.

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>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.

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.

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.

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. Daerah single-

phase merupakan 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 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 disebut triple line.