Kimia Fisika 1 (Topik 4)

Oleh Harjito

Fase Terkondensasi

Fase cair dan fase padat secara

bersama-sama dinyatakan sebagai fase

terkondensasi.

Kesamaan fase cair-padat : Kerapatan

jauh lebih besar dibanding fase gas

Perbedaan fase cair-padat : derajat

kebebasan cair > padat

Koefisien Ekspansi Thermal

Koefisien ekspansi thermal merupakan bentuk ketergantungan volum pada temperatur

V=Vo(1+at) rentang t sempit

V=Vo(1+at+bt2+…) rentang t lebar

V : volum pada t tertentu

Vo : volum pada 0 C

t : temperatur dalam C

a : koefisien ekspansi thermal

Koefisien Ekspansi Thermal

Berbagai Fase

Fase gas : a selalu positif

Fase padat : a selalu positif

Fase cair : a biasanya positif

Untu beberapa cairan a bertanda negatif

pada rentang temperatur yang sempit,

contohnya air pada rentang 0-4oC a

bertanda negatif (anomali air)

Koefisien Kompresibilitas

Koefisien kompresibilitas merupakan

bentuk ketergantungan volum pada

tekanan

Vo=Voo[1-k(P-1)],

Voo : volum pada 0 C, 1 atm

P : tekanan dalam atm

Vo : Volum pada 0 C

k : koefisien kompresibilitas

Koefisien Kompresibilitas

Berbagai Fase

Fase gas : kurva V-P tak linier

Fase cair : kurva V-P linear

Fase padat : kurva V-P linear

Definisi Umum

Koefisien Ekspansi Thermal

𝛼 =1

𝑉

𝛿𝑉

𝛿𝑇𝑃

𝛼𝑑𝑡𝑡

0

= 𝑑𝑉

𝑉

𝑉

𝑉0

𝑉 = 𝑉0𝑒𝛼𝑡

Pada rentang t yang sempit, eat = 1 + at

Jadi V=Vo(1+at)

Definisi Umum

Koefisien Kompressibilitas

𝜅 = −1

𝑉

𝛿𝑉

𝛿𝑃𝑡

− 𝜅𝑑𝑃𝑃

1

= 𝑑𝑉

𝑉

𝑉

𝑉0

𝑉 = −𝑉0𝑒𝜅 𝑃−1

Pada rentang P yang sempit, ek(P-1) = 1 +

k(P-1)

Jadi V=Vo[1-k(P-1)],maka Vo=Voo[1-k(P-1)]

Kebergantungan Volum Pada

Temperatur dan Tekanan

V=Voo[1-k(P-1)] (1+at)

Bebera Nilai a dan k

Kalor Peleburan, Penguapan

dan penyubliman

Kalor Peleburan (DHfus): kalor yang

diserap dalam transformasi padat-cair

Kalor Penguapan (DHvap): kalor yang

diserap dalam transformasi cair-gas

Kalor Penyubliman (DHsub): kalor yang

diserap dalam transformasi padat-gas

DHsub=DHfus+DHvap (Hukum Hess)

Tekanan Uap

Tekanan uap : tekanan zat dalam fase uap ketika berada dalam keadaan kesetimbangan cair-uap.

Kesetimbangan fase cair-gas pada t tertentu

Uap

Cair

Distribusi Tekanan

(Maxwell-Boltzmann)

𝑃 = 𝑃∞𝑒−∆𝐻𝑣𝑎𝑝/𝑅𝑇

Pada tekanan 1 atm,

1 𝑎𝑡𝑚 = 𝑃∞𝑒−∆𝐻𝑣𝑎𝑝/𝑅𝑇𝑏

Jadi 𝑃∞ = 𝑒+∆𝐻𝑣𝑎𝑝/𝑅𝑇

Penentuan P∞

𝑃 = 𝑃∞𝑒−∆𝐻𝑣𝑎𝑝/𝑅𝑇

ln 𝑃 = −∆𝐻𝑣𝑎𝑝

𝑅

1

𝑇∞+ ln𝑃∞

Ln P∞ merupakan intercept dari grafik ln P

– 1/T

Kurva ln P vs 1/T Benzena

Sifat Padatan dan Cairan

Ditinjau dari Struktur

Berbeda dari gas yang jarak antar partikel

sangat renggang, cairan dan padatan elatif

tidak terpengaruh oleh tekanan

Jarak antar partikel cair-padat relatif sama

dengan diameter partikel maka valom

cairan-padatan sama dengan volum

partikel

Partikel padatan relatif terkunci pada pola

yang teratur berbeda dengan cairan

Perbandingan Energi Gas-cair-

padat

Cairan memiliki jarak yang jauh lebih

rapat dari gas-> energi fase cairan lebih

rendah dari fase gas. Perubahan cair-

gas : butuh energi

Padatan lebih teratur dari cairan ->

energi fase padat lebih rendah dari fase

cair. Perubahan padat-cair : butuh

energi.

Karakterisasi Enegi Fase

Fase gas : Energi gas dikarakterisasi oleh energi kinetik (Ek), Ek=Etrans+Erot+Evib, sementara pada cair dan padat oleh Ek dan Ep.

Fase cair : Energi gerak partikel cairan dikarakterisasi oleh energi vibrasi (Evib), translasi partikel hanya terjadi pada sebagian kecil molekul pada jarak yang terbatas.

Fase padat : Energi gerak partkel padat dikarakterisasi oleh energi vibrasi (Evib)

Sekian

Sumber :

Gilbert W Castellan, Physical Chemistry,

Ed 3, p 85-91