SIFAT-SIFAT ZAT MURNI BAB 3
SIFAT-SIFAT ZAT MURNI
BAB 3
• Yang akan dibahas dalam bab ini adalah hubungan antara tekanan (P), volume molar (V), dan temperatur (T) untuk senyawa murni.
• Senyawa murni selalu homogen.
• Senyawa murni dapat berada dalam dua fasa lebih, tetapi masing-masing fasa harus memiliki komposisi kimia yang sama.
PENDAHULUAN
solid liquid vapor
(a) (b) (c) (d)
PERMUKAAN P-V-T
Cair
Padat
cair jenuh
uap jenuh
V
T uap
Diagram TV
garis isobaris
V = 1/
T
Diagram TV
P1
P2
P3
Diagram TV
A B
C D
E
Diagram PV
Garis isotermal
AB
CD
E
Diagram PV
Vc
Diagram PV
Jika kita ikuti garis isotermal pada temperatur kritik, maka akan kita sadari bahwa titik kritik merupakan titik belok dari kurva isotermal tersebut.
0,
2
2
cc PTVP
0,
cc PTVP
0,
2
2
cc PTVP
VP
Kondisi kritikalitas:
Diagram PT
Temperature
Pre
ssu
re
Tc
Pc
Fluid region
Solidregion
Liquidregion
Vapor region
Gas region
Fusioncurve
Sublimationcurve
Triplepoint
Criticalpoint
Vaporizationcurve
Diagram PVTSolid and liquid
Constant-pressure line
Constant-T lineVolume, V
Pres
sure
, P
Temperature, T
Di daerah satu fasa berlaku:f(P, V, T) = 0V = V(T, P)
dPPV
dTTV
dVTP
dPPV
dTTV
dVTP
Volume expansivity:PT
VV
1
Isothermal compressibility:
TPV
V
1
(1)
(2)
(3)
Persamaan (2) dan (3) dimasukkan ke pers. (1):
dPdTV
dV (4)
dPdTV
dV
2
1
2
1
2
1
P
P
T
T
V
VdPdT
VdV
2
1
2
1
2
1
PP
TT
VV PTVln
12121
2ln PPTTVV
Untuk fasa cair: • sangat curam (V/P)T << 0
• sangat dekat (V/T)P << 0
INCOMPRESSIBLE FLUID
Di daerah yang jauh dari titik kritik, dan tidak terlalu dipengaruhi oleh T dan P, sehingga persamaan (4) dapat diintegralkan menjadi:
12121
2ln PPTTVV
(5)
Untuk cairan dan selalu positif, kecuali untuk air di antara 0C dan 4C.
Persamaan keadaan adalah persamaan yang menyatakan hubungan antara state variable yang menggambarkan keadaan dari suatu
sistem pada kondisi fisik tertentu
Temperatur Tekanan Volume molar
PERSAMAAN KEADAAN
Asumsi:
• Molekul/atom gas identik dan tidak menempati ruang
• Tidak ada gaya antar molekul
• Molekul/atom penyusunnya menabrak dinding wadah dengan tabrakan yang elastis sempurna
PERSAMAAN GAS IDEALPV = RT
0 50 100 150 200 250 3000.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
V (l/mol)
P (
ba
r)
GAS NYATA
A
BC
D
V
P
liquid + vapor
vapor
liquid dew point
bubble point
Perbedaan antara gas ideal dan gas nyata
Pideal gas > Preal gas
Vreal, empty = Vcontainer – Vmolecule
Perlu faktor koreksi untuk membandingkanGas nyata dan gas ideal
Copressilbility factor (Z)
idealVV
Z
PRT
V ideal
ZRTPV
Definisi compressibility factor
Volume gas ideal
Persamaan keadaan gas nyata
PERSAMAAN VIRIAL
P > 1,5 bar
Jarak antar atom <<
Interaksi >>
Gas Idealtidak berlaku
Sepanjang garis isotermal T1: P >> V <<(Contoh untuk steam pada temperatur 200C)
P (bar) V (m3/kg)1 2.17242 1.08053 0.71644 0.53435 0.42506 0.35217 0.30008 0.26099 0.2304
10 0.206011 0.186012 0.169313 0.155214 0.143015 0.1325
C
T > Tc
T = Tc
T1 < Tc
T2 < Tc
Pc
Vc
P
V
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50
2
4
6
8
10
12
14
16
V (m3/kg)
P (b
ar)
PV P2.1724 12.1610 22.1493 32.1373 42.1252 52.1127 62.1000 72.0870 82.0738 92.0602 102.0463 112.0321 122.0174 132.0024 141.9868 15
1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.20
2
4
6
8
10
12
14
16
f(x) = − 65.3749211613 x² + 196.529320938 x − 117.406774294R² = 0.999999643800864
P
PV
PV = a + bP + cP2 + …
PV = a (1 + B’P + C’P2 + . . . )
Jika b/a B’, c/a C’, dst, maka
Pada contoh di atas:
PV = – 117,4 + 196,5 P – 65,37 P2
Secara umum:
2P
ac
Pab
1aPV
UNIVERSAL GAS CONSTANT
H2
N2Udara
O2
PV (l
bar
mol
-1)
P
(PV)*273,16 = 22,7118 bar L mol-1
T = 273,16 K (Triple point air)
H2
N2Udara
O2
PV (l
bar
mol
-1)
P
(PV)*300K = 25 bar l mol-1
T = 300 K
200 250 300 350 400 450 500 55020
25
30
35
40
45
T (K)
(PV)
* (b
ar l/
mol
)
Slope = 0,083145
R = 0,083145 bar l mol-1 K-1
PV = 0,083145 T
Bentuk lain: ...1 32 VD
VC
VB
Z
Untuk gas ideal: PV = RT
Z = 1
PV = a (1 + B’P + C’P2 + . . . )
PV = RT (1 + B’P + C’P2 + . . . )
2''1 PCPBRTPV
Z
Compressibility factor untuk gas metana
CONTOH SOAL
Hitung Z dan V dari uap isopropanol pada 200C dan 10 bar dengan menggunakan persamaan sbb.:
a) Persamaan keadaan gas ideal
b) Persamaan keadaan virial dengan 2 suku
Diketahui koefisien virial untuk uap isopropanol pada 200C:
B = 388 cm3 mol1C = 26.000 cm6 mol2
RTBP
RTPV
Z 1
PENYELESAIAN
T = 200C = 473,15KR = 83,14 cm3 bar mol1 K1
a) Persamaan gas ideal
Z = 1
13934.310
15,47314,83 molcmP
RTV
b) Persamaan virial 2 suku
9014,015,47314,83
103881
RTBP
1RTPV
Z
9014,015,47314,83
546.310
RTPV
Z
13546.338810
15,47314,83 molcmBP
RTV
13 molcm546.310
15,47314,839014,0P
ZRTV
(1)
(2)