makalah thermodinamika

13
MAKALAH THERMODINAMIKA “FASE KESETIMBANGAN DAN ATURAN FASE” Disusun oleh: 1.LULUK MUKAROMAH (111810201005) 2.FITRI RIZQI AZIZAH (111810201015) 3.ROFIATUN (111810201053) JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2012

Upload: cesc-fabredank

Post on 09-Feb-2016

95 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

termodinamika

TRANSCRIPT

Page 1: MAKALAH THERMODINAMIKA

MAKALAH THERMODINAMIKA

“FASE KESETIMBANGAN DAN ATURAN FASE”

Disusun oleh:

1.LULUK MUKAROMAH (111810201005)

2.FITRI RIZQI AZIZAH (111810201015)

3.ROFIATUN (111810201053)

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2012

Page 2: MAKALAH THERMODINAMIKA

KATA PENGANTAR

Puji syukur selalu kita panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga kami dapat menyelesaikan

makalah yang berjudul “KESETIMBANGAN FASE DAN ATURAN FASE”.

Makalah ini membahas tentang kesetimbangan fase,aturan fase beserta dan

kesetimbangan fase dua komponen.

Penulisan dan penyusunan makalah ini tidak terlepas dengan bantuan

bebagai pihak. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih kepada yang

terhormat Ibu Arri selaku dosen pengajar Thermodinamika, karena tanpa beliau

mungkin makalah ini tidak dapat selesai dengan semestinya.

Kami menyadari bahwa dalam pembuatan tugas makalah ini masih terdapat

banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami meminta maaf dan mengharapkan

saran serta kritik yang bersifat membangun. Semoga makalah ini dapat

bermanfaat bagi kami pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Jember,20 Oktober 2011

Penulis

Page 3: MAKALAH THERMODINAMIKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Tekanan dan temperatur menentukan keadaan suatu materi kesetimbangan fasa, dari materi yang sama. Kesetimbangan fasa dari suatu sistem harus memenuhi syarat berikut :

a. Sistem mempunyai lebih dari satu fasa meskipun materinya samab. Terjadi perpindahan reversibel spesi kimia dari satu fasa ke fasa lainc. Seluruh bagian sistem mempunyai tekanan dan temperatur samaKesetimbangan fasa dikelompokan menurut jumlah komponen penyusunnya

yaitu sistem satu komponen, dua komponen dan tiga komponen Pemahaman mengenai perilaku fasa berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Sedangkan persamaan Clausius dan persamaan Clausius Clayperon menghubungkan perubahan tekanan kesetimbangan dan perubahan suhu pada sistem satu komponen. Adanya penyimpangan dari sistem dua komponen cair- cair ideal konsep sifat koligatif larutan dapat dijelaskan. Secara singkat, fase adalah suatu daerah dengan bahan kimia yang seragam

Salah satu contoh dari kesetimbangan fase dari uap cair ini adalah

pembuatan tabung gas LPG. Proses pembuatan tabung gas LPG ini menggunakan

prinsip distilasi. Prinsip distilasi pada proses pembuatan tabung tersebut adalah

tekanan uap dalam tabung bila semakin besar akan mengubah gas di dalam tabung

tersebut menjadi cair.

1.2.Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telang ditulis dalam makalah ini, perumusan masalah yang akan dibahas adalah :

1. Apa Istilah Dalam Kesetimbangan Fasa.2. Mengapa Derajad Fase dan Aturan Fase diperlukan.3. Bagaimana Hubungan Kesetimbangan Fase dengan Persamaan Clausius-

Clayperon dan Persamaan Gibbs. 4. Bagaimana Terjadinya Kesetimbangan Fase Dua Komponen.

1.3.Tujuan

Tujuan Dibuat Makalah Ini Adalah Agar Mengerti Tentang :

Page 4: MAKALAH THERMODINAMIKA

1. Istilah Dalam Kesetimbangan Fasa.2. Derajad Fase dan Aturan Fase.3. Hubungan Kesetimbangan Fase dengan Persamaan Clausius-Clayperon

dan Persamaan Gibbs. 4. Terjadinya Kesetimbangan Fase Untuk Dua Komponen.

1.4 Manfaat

Berdasarkan paparan diatas mulai dari latar belakang, rumusan masalah

dan tujuan, maka manfaat yang diharapkan dalam penulisan makalah ini adalah

bagi kelompok, penulisan makalah ini dapat dijadikan sebagai bacaan

pengetahuan agar dapat mengetahui mengenai kesetimbangan fase dan aturan fase

beserta penerapan kesetimbangan fase dalam kehidupan sehari-hari.

Page 5: MAKALAH THERMODINAMIKA

BAB II

DASAR TEORI

Kata “fase” berasal dari bahasa yunani yang bermakna permunculan. Fase adalah suatu daerah di mana semua sifat fisik dari bahan dasarnya seragam (homogen). Contoh sifat fisik meliputi densitas, indeks bias, dan komposisi kimia.Secara singkat, fase adalah suatu daerah dengan bahan kimia yang seragam, secara fisik berbeda, dan (sering) dapat dipisahkan secara mekanis. dapat dipisahkan secara mekanisberarti fase tersebut dapat dipisahkan dengan cara filtrasi, sedimentasi, destilasi, dekantasi,ekstraksi (pemisahan heterogen)Dalam hal ini tidak termasuk pemisahan dengan cara penguapan, destilasi, adsorbsi,atau ekstraksi karena pemisahan dengan cara tersebut digunakan pada sistem homogenUntuk contoh sederhana adalah, di dalam sistem yang terdapat es batu dan air di sebuahgelas, es batu merupakan fase padat, air merupakan fase cair, dan uap air di sekitar gelasgelas adalah fase gas.

Perbedaan fase dapat digambarkan sebagai negara yang berbeda materi seperti gas, cair,padat, plasma atau Bose-Einstein kondensat. Perbedaan fase juga mungkin ada dalam suatukeadaan tertentu dari materi. Seperti ditunjukkan dalam diagram untuk besi paduan, adabeberapa tahapan baik untuk negara padat dan cair. Fase juga dapat dibedakan berdasarkankelarutan seperti di kutub (hidrofilik) atau non-polar (hidrofobik). Campuran air (cairanpolar) dan minyak (cairan non-polar) secara spontan akan terpisah menjadi dua tahap. Airmemiliki kelarutan yang sangat rendah (tidak larut) dalam minyak, dan minyak memilikikelarutan rendah dalam air. Kelarutan adalah jumlah maksimum zat terlarut yang dapat larutdalam sebuah pelarut sebelum terlarut berhenti untuk membubarkan dan tetap dalam tahapyang terpisah. Sebuah campuran dapat terpisah menjadi lebih dari dua fase cair dan fasekonsep pemisahan meluas ke padat, padat yaitu dapat terbentuk larutan padat atau  mengkristal ke dalam fase kristal berbeda. Logam pasangan yang saling larut dapat terbentuk paduan, sedangkan logam pasangan yang tidak bisa saling larut. 

Banyaknya fase dalam sistem diberi notasi P. Gas atau campuran gas, adalah fase tunggal; kristal adalah fase tunggal dan dua cairan yang dapat campur secara total membentuk fase tunggal. Es adalah fase tunggal, walaupun es dapat dipotong - potongmenjadi bagian-bagian kecil. Campuran es dan air adalah sistem dua fase (P= 2) walaupun sulit untuk menemukan batas antara fase - fasenya.Campuran dua logam adalah sistem dua fase (P= 2) jika logam-logam itu tak dapatcampur, tetapi merupakan sistem satu fase (P= 1) jika logam-logamnya dapat campur.Contoh ini menunjukan bahwa memutuskan apakah suatu sistem terdiri dari satu atau duafase, tidak selalu mudah. Larutan padatan A dalam padatan B.

Page 6: MAKALAH THERMODINAMIKA

BAB III

PEMBAHASAN

Kesetimbangan Fasa adalah suatu keadaan dimana suatu zat memiliki komposisi yang pasti pada kedua fasanya pada suhu dan tekanan tertentu, biasanya Untuk contoh sederhana adalah, di dalam sistem yang terdapat es batu dan air di sebuahgelas, es batu merupakan fase padat, air merupakan fase cair, dan uap air di sekitar gelas gelas adalah fase gas. Perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar itu dikenal dengan pergeseran kesetimbangan.

Bagian sesuatu yang menjadi pusat perhatian dan dipelajari disebut sebagai sistem. Suatu sistem heterogen terdiri dari berbagai bagian yang homogen yang saling bersentuhan dengan batas yang jelas. Bagian homogen ini disebut sebagai fasa dapat dipisahkan secara mekanik. Tekanan dan temperatur menentukan keadaan suatu materi kesetimbangan fasa dari materi yang sama. Kesetimbangan fasa dari suatu sistem harus memenuhi syarat berikut :

a. Sistem mempunyai lebih dari satu fasa meskipun materinya sama

b. Terjadi perpindahan reversibel spesi kimia dari satu fasa ke fasa lain

c. Seluruh bagian sistem mempunyai tekanan dan temperatur sama

Kesetimbangan fasa dikelompokan menurut jumlah komponen penyusunnya yaitu sistem satu komponen, dua komponen dan tiga komponen Pemahaman mengenai perilaku fasa berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Sedangkan persamaan Clausius dan persamaan Clausius Clayperon menghubungkan perubahan tekanan kesetimbangan dan perubahan suhu pada sistem satu komponen. Adanya penyimpangan dari sistem dua komponen cair- cair ideal konsep sifat koligatif larutan dapat dijelaskan.

Derajad Kebebasan (F)Derajad kebebasan (F) dari suatu sistem setimbang merupakan variabel intensifindependen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan sistem tersebut. Untukmenentukan derajad kebebasan dibutuhkan aturan fasa.

Aturan FasaAturan fasa mengatur hubungan antara jumlah komponen, jumlah fasa danderajad kebebasan suatu sistem. Menurut aturan fasaF = C-P+2 .....................................................................................................(1)Dalam gelas tertutup terdapat kesetimbangan antara es dan air maka derajad kebebasan sistem tersebut :F = 1 – 2 + 2 = 1artinya jika temperatur tertentu, maka tekanan dan komposisi tertentu.

Page 7: MAKALAH THERMODINAMIKA

Aturan fasa bisa diterapkan ke dalam sistem yang lebih dari satu komponen. Hal inimemungkinkan untuk memproses secara lebih umum dan untuk mendapatkan „aturanfasa‟ yang memberikan jumlah derajat kebebasan sistem dengan C komponen dan P fasa. Berdasarkan C komponen yang didistribusikan kedalam setiap P fasa dari sistem,derajat kebebasan sistem dapat dikalkulasikan dengan menambahkan jumlah total variabelintensif yang dibutuhkan untuk mendeskripsikan secara terpisah setiap fasa dan kemudianmengurangi jumlah variabel-variabel yang nilainya didapat dari hubungan energi bebaskesetimbangan diantara fasa yang berbeda.

Persamaan Clausius-Clapeyron Adalah suatu persamaan yang menggambarkan hubungan antara perubahan tekanan dgn suhu utk sistem yg t.a. 2 fase dalam keseimbangan Misal suatu cairan pada fase uap dalam keseimbangan p dan T, sehingga g”=g”’ Pada suhu T + dT tekanannya adalah p + dp dan fungsi Gibbs jenisnya menjadi g”+dg” dan g”’+dg”’ Tetapi jika cairan dan fase uapnya yg baru juga dalam keseimbangan maka dg” harus = dg”.Fase terdiri dari dua bagian yang sama dalam segala hal. Jika konstituen mol i ditambahkan ke masing-masing bagian dari fase, tanpa mengubah tekanan dan suhu dari fase, maka secara keseluruhan tidak mengalami perubahan .

μ1=∆ G∆ n1

μ1=2∆ G2 ∆ n 1

= ∆ G∆ n 1

Potensial kimia µ tergantung pada besar fase tersebut.

Fungsi gibbs konstituen pada fase adalah produk dari konstituen potensial kimia dalam fase , dan jumlah konstituen mol pada fase. Fungsi gibbs total dari keseluruhan sistem adalah jumlah dari semua penjumlahan tersebut untuk semua fase sistem tersebut, dan dapat ditulis 

G=∑j=1

j=π

∑i=1

i=k

μi( j)n i( J)

Jika tiap diferensial dari persamaan yang tidak terikat, sehingga masing-masing diberi nilai yang dapat dirubah, persamaan bisa terpenuhi jika tiap koefisien µi adalah nol. Sebuah penurunan dari jumlah konstituen dalam satu fase harus menghasilkan peningkatan dari jumlah yang konstituen dalam fase lainnya. Sehingga perbedaan tidak terikat dengan yang lainnya, akan tetapi :

d nk ( 1)+d n1(2 )+…+d n1π=0d n

2(1)+d n2( 2)+…+d

n 2(π )

Page 8: MAKALAH THERMODINAMIKA

SISTEM DUA KOMPONEN. Sistem 2 komponen dapat berupa campuran dari fasa cair - gas, cair - cair, fasa padat - cair, ataupun padat - padat. Karakteristik setiap campuran sangat khas, misalnya ada sistem cair - cair yang membentuk campuran yang homogen atau 1 fasa pada segala P,T dan komposisi, tetapi ada pula yang hanya membentuk 1 fasa pada P,T atau komposisi tertentu.

Diagram fasa untuk sistem dua komponen digambarkan sebagai fungsikomposisi terhadap tekanan atau komposisi terhadap suhu. Oleh sebab itu aturan fasa berubah menjadi F = C –P+1 karena salah satu variabel (P atau T) dalam keadaan konstan.

BAB IV

Page 9: MAKALAH THERMODINAMIKA

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari pembahasan diatas, didapatkan beberapa kesimpulan diantaranya :

1. Fase adalah suatu daerah di mana semua sifat fisik dari bahan dasarnya

seragam (homogen). Kesetimbangan Fasa adalah suatu keadaan dimana

suatu zat memiliki komposisi yang pasti pada kedua fasanya pada suhu

dan tekanan tertentu.

2. Fungsi Derajat Fase dan Aturan Fase dalam Kesetimbangan Fase.

Derajad Kebebasan (F)Derajad kebebasan (F) dari suatu sistem setimbang merupakan

variabel intensifindependen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan sistem tersebut. Untuk menentukan derajad kebebasan dibutuhkan aturan fasa. Aturan Fasa

Aturan fasa mengatur hubungan antara jumlah komponen.

3. Sistem dua komponen dapat berupa campuran dari fasa cair - gas, cair - cair, fasa padat - cair, ataupun padat - padat.

4.2. Saran

Makalah ini masih jauh dari sempurna,untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

DAFTAR PUSTAKA

Page 10: MAKALAH THERMODINAMIKA

Atkins, P.W.1966. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi Keempat . Jakarta: Erlangga.

Macmillan Publishing Co. Inc.Sukardjo. 1989. Kimia Fisika. Jakarta: Bina Aksara.