Perubahan Fasa

PengertianFasa Zat MurniProses Perubahan Fasa Zat MurniDiagram FasaPersamaan Keadaan

Pengertian Perubahan FasaPerubahan Fasa meruapakan efek dari adanya salah

satu sifat fisika zat, yaitu wujud. Sifat fisika zat sendiri ialah sifat yang dapat diamati secara langsung tanpa mengubah susunan zat, misalnya wujud, warna, kelarutan, daya hantar listrik, dan kemagnetan, titik lebur dan titik didih.

Secara harfiah, perubahan fasa terjadi saat sebuah zat berubah dari satu wujud ke wujud yang lain. Misalnya dari gas ke cair, cair ke padat, padat ke gas, dan sebaliknya. Setiap proses melibatkan panas, baik panas itu dilepas oleh zat ataupun diterima oleh zat, tapi tidak melibatkan perubahan temperatur.

Panas Yang TerlibatPanas ini disebut panas laten atau kalor laten. Istilah

"laten" berasal dari bahasa Inggris, "latent", yang berarti "tersembunyi". Zaman orba dulu, istilah laten sering dipakai untuk mencap paham komunis sebagai bahaya laten. artinya paham ini adalah bahaya yang tidak terlihat tapi sesungguhnya adalah bahaya. Ini seperti api dalam sekam, apinya tidak terlihat dari luar tapi sesungguhnya dia ada di sana.

Kalor laten, dalam termodinamika, dirumuskan sebagai$Q_l = m\, L$dengan $Q_l$ adalah kalor laten, $m$ adalah massa

zat, dan $L$ adalah kalor jenis laten (J/kg).

Gambaran Umum Perubahan Fasa

Fase dari Zat MurniSolid (padat) : jarak antar molekul sangat dekat

sehingga gaya tarik antar molekul sangat kuat, maka bentuknya tetap. Gaya tarik antara molekul-molekul cenderung untuk mempertahankannya pada jarak yang relatif konstan.Pada temperatur tinggi molekul melawan gaya antar molekul dan terpencar.

Liquid (cair) : Susunan molekul mirip dengan zat padat , tetapi terhadap yang lain sudah tidak tetap lagi. Sekumpulan molekul akan mengambang satu sama lain.

Gas : Jarak antar molekul berjauhan dan susunannya acak. Molekul bergerak secara acak.

Proses Perubahan Fase Zat MurniSemua zat murni mempunyai mempunyai

kelakuan umum yang sama. Sebagai contoh air (water).

Fase 1

State 1 : Pada state ini disebut compressed liquid atau subcooled liquid. Pada state ini penambahan panas hanya akan menaikkan temperatur tetapi belum menyebabkan terjadi penguapan (not about to vaporize)

Fase 2

State 2 : Disebut saturated liquid (cairan jenuh). Pada state ini fluida tepat akan berubah fasenya. Penambahan panas sedikit saja akan menyebabkan terjadi penguapan (about to vaporize). Akan mengalami sedikit penambahan volume.

Fase 3

State 3 : Disebut “Saturated liquid - vapor mixture” (campuran uap - cairan jenuh). Pada keadaan ini uap dan cairan jenuh berada dalam kesetimbangan. Penambahan panas tidak akan menaikkan temperatur tetapi hanya menambah jumlah penguapan.

Fase 4

State 4 : Campuran tepat berubah jadi uap seluruhnya, disebut “saturated vapor” (uap jenuh). Pada keadaan ini pengurangan panas akan menyebabkan terjadi pengembunan (“about to condense”).

Fase 5

State 5 : Disebut “superheated vapor” (uap panas lanjut). Penambahan panas akan menyebabkan kenaikkan suhu dan volume..

Proses Proses di atas dapat kita Gambarkan dalam sebuah Diagram Fasa yang akan kita bahas di slide selanjutnya

Diagram FasaDiagram fase adalah sejenis grafik yang

digunakan untuk menunjukkan kondisi kesetimbangan antara fase-fase yang berbeda dari suatu zat yang sama, melibatkan 3 komponen, yaitu Tekanan (P), Volume (V) dan Temperatur (T). Diagram Fasa yang melibatkan 3 komponen berupa grafik 3 dimensi, sedangkan Diagram Fasa yang hanya melibatkan 2 komponen berupa Grafik 2 dimensi.

Diagram Fasa Zat MurniDiagram P-T untuk

zat murni secara umum dapat dilihat dalam gambar berikut ini. Diagram ini sering juga disebut dengan diagram fasa zat karena menunjukkan ketiga jenis fasa zat yang dipisahkan oleh garis

Penjelasan GrafikGaris Sublimation line (garis sublim) memisahkan daerah

uap (vapor) dengan daerah beku (solid).Garis vaporization line (garis penguapan) memisahkan

daerah  cair dari daerah uap.Garis  melting line (garis leleh) memisahkan

daerah beku dari daerah cair.Pada gambar diatas, terlihat dua lokasi untuk garis melting

line yang dibedakan dengan jenis garis. Garis putus-putus melting line merupakan garis melting line untuk zat yang memuai saat beku, sementara untuk zat yang menyusut saat beku garis melting line nya berupa garis biasa.

Dari gambar diatas juga terlihat bahwa kondisi liquid (cair) hanya dapat terjadi pada tekanan dibawah tekanan triple point.

Diagram fasa P-T untuk air

Titik TripelPada titik ini semua fasa berada dalam kesetimbangan,

temperatur dan tekanan tetap.Titik tripel untuk air ada pada temperatur 0,01 oC dan

tekanan 4,58 mmHg. Titik tripel untuk air, 273,16 K.Derajat kebebasan: F= c – p + 2(c = jumlah minimum komponen yang menentukan

sistem; p= jumlah fasa; 2= variabel yang menentukan sistem); menyatakan seberapa banyak faktor yang menyatakan suatu sistem.

Derajat kebebasan untuk air pada titik tripel adalah: f= 1-3+2=0, karena c=1 yaitu air, p=3 yaitu es, air dan uap air.

Gas IdealJika kita menghubungkan antara tekanan,

suhu dan volum jenis (spesific volume) dari suatu zat, maka akan menghasilakan suatu persamaan keadaan.

Ada banyak jenis persamaan keadaan, namun yang paling sederhana diantaranya adalah persamaan gas ideal.

Namun sebelumnya, Apakah gas ideal itu?

Apa itu Gas Ideal?Gas ideal adalah gas yang memenuhi beberapa syarat tertentu.

Gas ideal memenuhi beberapa kriteria sebagai berikut:Jumlah partikel gas banyak sekali tetapi tidak ada gaya tarik

menarik antar partikel.Ukuran gas sangat kecil bila dibanding dengan ukuran wadah,

jadi ukuran gas diabaikan.Setiap tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna.Partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruang dalam

wadah.Partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak.Semua partikel bergerak dengan acak.

Dalam kehidupan nyata sebenarnya tidak ada gas ideal, ini hanya permisalan saja.

Persamaan Gas Idealpersamaan keadaan gas ideal PV=nRTP= Tekanan= atmV= volume = m3N= mol = molT = suhu = KR= tetapan gasudara R = 287 J/(kg K) helium R = 2077 J/(kg K) argon R = 208 J/(kg K) nitrogen R = 296 J/(kg K)

Darimana Persamaan itu diperoleh?Hukum BoylePada suhu konstant, untuk gas dengan massa

tertentu, hasil kali volume (v) dan tekanan (p) adalah konstan.

PV=k1 ---T, n tetapHukum CharlesPada tekanan konstant, untuk gas dengan

massa tertentu, volume bertambah secara linier dengan temperatur.

V/T = k2 --P,n tetap

Hukum Gay LussacPada volume kontan, tekanan gas berbanding

lurus denagn temperatur absolut.P/T = k3 --V,n tetapHukum Boyle dan Charles dapat digabung sbb:PV/T= kHukum AvogadroPada tekanan dan suhu sama, Volume yang sama

dari gas gas akan mengandung jumlah mol yang sama.

V/n= Ka ---P,T tetap

Hukum Boyle : V=1/pHukum Charles : V=THukum Avogadro : V=nDari hukum hukum ini diperoleh : V=nT/P atau

V=R nT/PJadi persamaan gas ideal ialah PV=nRTmaka dari persamaan diatas, dapat disimpulkan

bahwa Tekanan dikalikan dengan Volume Gas ideal akan sebanding dengan hasil kali jumlah Mol gas ideal dengan Suhu dalam satuan Kelvin.