kesetimbangan satu fasa

8/12/2019 Kesetimbangan Satu Fasa

1/6

KESETIMBANGAN FASA

I. Sistem Satu Komponen

Pada bagian ini akan dibahas kesetimbangan fasa pada system dengan satu komponen

independen sebagai !at mu"ni#. $ntuk system satu komponen atu"an fasanya ada%ah

F & '( P

)ika P & * maka F& +, -ika P&+ maka F&*, dan -ika P&' maka F&. F maksimumnya

ada%ah +, -adi un"uk system satu komponen pa%ing banyak ada dua /a"iab%e intensif untuk

menyatakan keadaa system.

Kita dapat menggamba"kan setiap keadaan da"i system satu komponen dengan satu titik

pada diag"am dua dimensi P te"hadap T. diag"am sepe"ti ini me"upakan sa%ah satu 0ontoh

da"i diag"am fasa. Pada diag"am fasa te"gamba" sifat 1 sifat !at sepe"ti titk didih, titih

%e%eh, titik t"ipe%. Ga"is 1 ga"is pada diag"am fasa membagi fasa 1 fasa te"sebut keda%am

dae"ah padat 0ai", padat dan gas. )ika suatu titik yang menggamba"kan keadaan system

ada didae"ah padat, !at te"sebut ada sa%am keadaan padat, demikian pu%a -ika ada di

dae"ah 0ai" maka !at te"sebut ada da%am keadaan 0ai". )ika titik tet"%etak pada ga"is

misa%nya s(l padat(0ai"# maka !at te"sebut ada da%am kesetimbangan anta"a keadaan 0ai"

dan padatnya. Ga"is l(g 0ai"(gas# mempunai batas atas te"tentu pada suhu dan tekanan

k"itis, ka"ena diatas suhu dan tekanan tidak mungkin untuk membedakan anta"a 0ai" dan

gas.

)ika ai" pada tekanan P2 dan teme"atu" T2 dipanaskan te"us 1 mene"us dan tekanan di-aga

tetap p"i%aku fasa yang te"-adi dapat di-e%askan sebagai be"ikut. Pada keadaan P2 dan T2

system be"ada pada keadaan padat es#. Pemanasan akan menaikan suhu es sampaimendekati ku"/a kesetimbangan padat(0ai". Saat pemanasan sampai ku"/a padat(0ai", es

mu%ai men0ai". Pada keadaan ini es dan ai" ada da%am keadaan be"kesetimbangan. Se%ama

masih ada es tempe"atu"e system tidak naik 3a%aupu te"us di%akukan pemanasan. )ika

semua es te%ah men0ai" maka pemanasan se%an-utnya hanya menaikan suhu ai". 4isini

te"dapatsatu fasa yaitu fasa 0ai". )ika pemanasan dite"uskan sampai menyentuh ku"/a


2/6

tekanan uap maka ai" mu%ai mendidih. 4isini uap mu%ai te"bentuk dan ada dua fasa yaitu

fasa 0ai" dan gas yang be"kesetimbangan. Se%ama masih ada ai" yang be"kesetimbangan

dengan uapnya tempe"atu"e sistemtidak akan naik 3a%aupun te"us di%akukan pemanasan.

)ika semua ai" te%ah men-adi uap maka tempe"atu"e system mu%ai naik. Pemanasan

se%an-utnya menaikan suhu uap. Pada keadaan ini hanya te"dapat satu fasa yaitu faa&sa

gas.

Se0a"a p"insip penentuan diag"am fasa dapat ditentukan se0a"a %angsung yaitu dengan

mengubah teme"atu" sampe% pada bebe"apa tekanan tetap atau mengubah tekanan pada

bebe"apa tempe"atu tetap dimana keadaan pada saat pe"ubahan fasa dapat diamati.

Namun pada kenyataannya ha% ini tidak mudah. 5%eh ka"ena itu untuk membuat diag"am

fasa dikembangkan tehnik 1 tehnik khusus. Sa%ah satu dianta"anya disebut dengan

ana%isis tempe"atu"e. 4engan 0a"a ini sampe% dipanaskan sampai me%e3ati keadaan

t"ansisi kemudian sampe% didinginkan sampai me%e3ati keadaan t"ansisi dan

tempe"atu"nya diamati sebagai fungsi 3aktu. $ntuk !at mu"ni pada saat te"-adi pe"ubahan

fasa, tempe"atu"e tidak be"ubah da%am diag"amnya te"-adi be%okan yang ta-am ku"/a A#

untuk !at yang tidak mu"ni pada saat te"-adi pe"ubahan fasa pe"ubahan tempe"atu"e

men-adi %ebih %ambat dan ditandai o%eh pe"ubahan kemi"ingan yang tidak te"%a%u ta-am

pada diag"amnya ku"/a B#. -ikaa tempe"atu"e dia%u"kan te"hadap 3aktu maka akan

didapat po%a diag"am pendingin sepe"ti pada gamba"

4engan ini keadaan t"ansisi digamba"kan se0a"a -e%as dan digunakan untuk menandai

titik kesetimbangan pada diag"am fasa. 6a"a ini biasanya dih&gunakan untuk keadaan

t"ansisi padat 1 0ai". 6a"a %ain untuk menentuka diag"am fasa system satu komponen

ada%ah 0a"a tekanan tinggi. 6a"a ini dih&gunakan pada system yang meme"%ukan tekanan

sangat tinggi, misa%nya pada 7diamond(en/i% 0e%%8

II. Pe"samaan 6%ausius dan 6%apey"on


3/6

III. 4e"a-at Kebebasan dan 9ukum Fasa

a. 4e"a-at Kebebasan

:a"iab%e 1 /a"iab%e yang menentukan keadaan suatu system be"kesitimbangan ada%ah

tekanan, tempe"atu"e dan komposisi. 4a%am ha% ini komposisi atau konsent"asi

dinyatakan da%am p"aksimo%. $nuk menggamba"kan keadaan suatu system

be"kesetimbangan dipe"%ukan /a"iab%e 1 /a"iab%e te"sebut. Namun kadang 1 kadang tidak

semua /a"iab%e yang menentukan keadaan suatu system me"upakan /a"iab%e bebas.

)um%ah /a"iab%e bebas yang dipe"%ukan untuk menggamba"kan keadaan suatu system

disebut de"a-at kebebasan.

b. 9ukum Fasa

Fasa

Fasa ada%ah bagian yang se"ba sama da"i suatu sisitem, yang dapat dipisahkan se0a"a

mekanik , se"basama da%am ha% komposisi kimia dan sifat(sifat fisika. 4a%am kehidupan

seha"i 1 ha"i se"ing menganggap 3u-ud padat, 0ai".dan gas. 4engan definisi diatas

3a%aupun 3u-udnya sama tetapi fasanya dapat be"beda. Misa%nya minyak di0ampu"dengan ai" yang sama 1 sama be"3u-ud 0ai" namun 0amp-u"an te"sebut akan membentuk

dua fasa yang be"kesetimbangan.

4emikian -uga pada system padatan, suatu !at padat yang sama dengan tetapi st"uktu"

k"ista%nya be"beda maka akan membentuk fasa yng bebeda. Misa%nya ai" yang

dipadatkan akan membentuk fasa yang be"beda ka"ena st"uktu" k"ista%nya be"beda.

Misa%nya be%e"ang "ombis dan be%e"ang monok%in. Ke0ua%i pada system gas, gas se%a%u

membentuk satu fasa ka"ena gas dapat sa%ing me%a"utkan satu dengan yang %ain se0a"abaik.

Komponen

Keadaan system, apakah da%am padat, 0ai", atau gas atau da%am keadaan bebe"apa fasa

yang be"kesetimbangan, dipenga"uhi o%eh bebe"apa /a"iab%e anta"anya /a"iab%e tekanan,


4/6

/a"iab%e tempe"atu"e, dan /a"iab%e komposisi. Be"kaitan dengan /a"iab%e komposisi atau

konsent"asi digunakan isti%ah komponen. Penge"tian komponen disini sedikit be"beda

dengan isti%ah komponen seha"i 1 ha"i. Komponen didefinisikan sebagi -um%ah /a"iab%e

bebas, minimum yag dipe"%ukan untuk menggamba"kan komposisis setiap !at atau setiap

spesi yang ada da%am setiap fasa da%am system kestimbangan. 4engan demikian -um%ah

komponen tidak se%a%u sama dengan -um%ah spesi da%am system.

6a"a p"aktis untuk menentukan -um%ah komponen da%am suatu fasa ada%ah dengan

menentukan -um%ah -enis !at atau spesi diku"angi dengan -um%ah pe"samaan yang

menghubungkan konsent"asi setiap spesi. Sebagai 0ontoh system te"di"i da"i P6%;, P6%'

dan P6%+da%am keadaan setimbang te"di"i da"i tiga spesi. )ika te"-adi "eaksi kimia

dianta"a !at 1 !at te"sebut yaitu P6%; P6%'< P6%+maka ada satu pe"samaan

konstanta kesetimbangan yang menghubungkan konsent"asi setiap spesi yaitu

Sehingga da%am system ada tiga /a"iab%e komposisi tetapi hanya dua yang men-adi

/a"iab%e bebas.ni%ai /a"iab%e ketiga te"ikat pada dua ni%ai /a"iab%e %ain me%a%ui pe"samaan

konstanta kesetimbangan. A"tinya, -ika ni%ai dua /a"iab%e te%ah ditentukan maka ni%ai/a"iab%e ketiga sudah pasti. 4engan demikian -umah komponen da%am system diatas

ada%ah dua 3a%aupun -enis komponennya ada tiga.

Pe"samaan yang menhubungkan komponen 1 komponen da%am suatu fasa ada%ah

pe"samaan f"aksimo%, bah3a -um%ah f"aksimo% semua spesi da%am suatu fasa ada%ah satu.

=*


5/6

F & -um%ah /a"iab%e bebas de"a-at kebebasan#. Ini menggamba"kan -u%ah /a"iab%e bebas

yang dipe"%ukan untuk menggamba"kan keadaan fasa da%am system kesetimbangan.

6 & -um%ah komponen, ini menggamba"kan -um%ah spesi atau -enis !at yang ada da%am

system kesetimbangan.

P& -um%ah fasa. Ini menggamba"kan -um%ah fasa pada bagian da"i system yang

kedadaannya ingin digamba"kan atau didesk"ipsikan.

$ntuk memahami Penu"unn pe"samaan atu"an fasa, ha"us memahami hubungan -um%ah

/a"iab%e bebas dengan -um%ah pe"samaan. Misa%nya ada tiga /a"iab%e da%am satu

pe"samaan =*< =+< ='& *. 9anya dua da"i tiga /a"iab%e itu yang me"upakan /a"iab%e

bebas dan satu /a"iab%e te"ikat. )ika dua /a"iab%e te%ah ditentukan ni%ainya maka /a"iab%e

ketiga sudah memi%iki ni%i&ai te"tentu dan dapat ditentukan da"i pe"samaan te"sebut.

)ika ada satu pe"samaan %agi misa%nya =*< =' & ; maka masih ada satu /a"iab%e bebas.

A"tinya -ika ni%ai sa%ah satu /a"iab%e te%ah ditetapkan maka kedua /a"iab%e yang %ain

ni%ainnya sudah te"tentu dan dapat di0a"i dengan menggunakan kedua pe"samaan

te"sebut se0a"a simu%tan. 4a"i u"aian di atas dapat di%ihat bah3a -u%ah /a"iab%e bebas

dapat ditentukan da"i -um%ah /a"iab%e diku"angi -um%ah pe"samaa yang ada.

Penu"unan Pe"samaan Atu"an Fasa

Andaikan suatu system memi%iki komponen seanyak 6 dan fasa sebanyak P yang

be"kesetimbangan. Pada setiap fasa ada pe"samaan =*< =+ .


6/6

)ika ada dua fasa maka ada satu pe"samaan kesetimbangan untuk setiap kompone. )ika

ada ' fasa, ada + pe"samaan kesetimabngan untuk setiap komponen. )ika ada P fasa maka

ada P(*# pe"samaan kesetimabngan untuk setiap komponen. )ika ada 6 komponen maka

ada 6P(*# pe"samaan. )um%ah /a"iab%e bebas di0a"i da"i -um%ah /a"iab%e P6(*#

kesetimbangan satu fasa

Documents