Thermodynamics : Phase Equilibrium in a

One-Component SystemMuhammad Joshua YB (1406563866) - 36

Muhammad Al-Wafiy (1406563866) - 35

PendahuluanFasa adalah bagian sistem dengan komposisi kimia dan sifat – sifat fisik seragam, yang terpisah dari bagian sistem lain oleh suatu bidang batas. Pemahaman perilaku fasa mulai berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Untuk sistem satu komponen, persamaan Clausius dan Clausisus – Clapeyron menghubungkan perubahan tekanan kesetimbangan dengan perubahan suhu.

Kesetimbangan Fasa

Untuk sistem satu komponen, diperoleh persamaan :

Dimana Ŝ dan Ṽ adalah entropi molar dan volume molar, sehingga :

Syarat kesetimbangan fasa

Kesetimbangan fasa dari suatu sistem harus memenuhi syarat berikut :

• Sistem mempunyai lebih dari satu fasa meskipun materinya sama.

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

• Seluruh bagian sistem mempunyai tekanan dan temperatur sama.

Keberadaan Fasa–Fasa dalam Sistem Satu Komponen

Kebergantungan energi Gibbs pada fasa – fasa padat, cair dan gas terhadap suhu pada tekanan tetap

Persamaan Clapeyron

Pada sistem yang memiliki fasa α dan β,

Gα = Gβ

Jika tekanan dan suhu diubah dengan tetap menjaga kesetimbangan, maka

dGα = dGβ

Persamaan Clapeyron

Dengan menggunakan hubungan Maxwell, didapat

Entalpi Sublimasi

• Entalpi sublimasi, peleburan dan penguapan pada suhu tertentu dihubungkan dengan persamaan

Persamaan Clausius – Clapeyron

Persamaan Clapeyron dapat disederhanakan dengan mengandaikan uapnya mengikuti hukum gas ideal dan mengabaikan volume cairan (Vl) yang jauh lebih kecil dari volume uap (Vg).  

Persamaan Clausius – Clapeyron

Persamaan Clausius – Clapeyron

Bila entalpi penguapan suatu cairan tidak diketahui, harga pendekatannya dapat diperkirakan dengan menggunakan Aturan Trouton, yaitu

Aturan Fasa Gibbs

Pada tahun 1876, Gibbs menurunkan hubungan sederhana antara jumlah fasa setimbang, jumlah komponen, dan jumlah besaran intensif bebas yang dapat melukiskan keadaan sistem secara lengkap. Menurut Gibbs,

dimana

F = derajat kebebasan

C = jumlah komponen

P = jumlah fasa

γ = jumlah besaran intensif yang mempengaruhi sistem (P, T) = 2

Diagram Fasa

Dalam diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar sistem. Pemahaman tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman Hukum Fasa Gibbs.

Soal 1

• Hitung energy Gibbs yang dihasilkan dari perubahan grafit menjadi intan pada T = 298 K dan p = 1atm, dan hitung juga tekanan yang diperlukan untuk perubahan grafit menjadi intan pada temperatur 298K !

• H298 K, (graphite) (diamond)= -1900 J

• densitas grafit, T= 298 K 2.22 g/cm3

• densitas intan, T= 298 K 3.515 g/cm3

• Mr Carbon = 12

• S298 K, (grafit)=5.74 J/K

• S298 K, (grafit)=2.37 J/K

Jawaban

Energi Gibs untuk perubahan dari grafit intan, pada T = 298 K

= -1900 – 298 (2.37 – 5.74)

= -2904 Joule

Jawaban

Energi Gibs untuk perubahan dari grafit intan, pada sembarang T

1 cm3 atm = 0.1013 (faktor konversi ke atm)

Jawaban

)(P-1)

Soal 2

• Hitung derajat kebebasan komponen pada titik A !

Jawaban

Dik : C = 1 komponen ; P = 3 Fasa

Jawab :

F = C – P + 2

F = 1 – 3 + 2

F = 0

The End

Referensi

• Gaskell, David R. 2003. Introduction To The Thermodynamics Of Materials, 4th edition . Taylor francis.