Zat murni adalah zat yang homogen (yakni, zat tersebut mempunyai komposisi kimia yang sama di seluruh zat), dan dapat berada dalam tiga fase (gas, cair, dan padat). Sifat-sifat zat murni dapat membantu dalam memahami prinsip termodinamika.
Sifat-sifat umum zat murni meliputi: suhu, tekanan, volume, massa, massa jenis, volume spesifik, energi, entalpi, dan entropi. Properti ini dapat dikategorikan sebagai ekstensif atau intensif. Properti intensif adalah properti yang tidak bergantung pada ukuran sistem. Suhu adalah contohnya. Properti ekstensif adalah properti yang bergantung pada ukuran sistem. Contohnya termasuk massa dan volume.
Istilah-istilah penting ketika berhadapan dengan zat murni meliputi:
- Penguapan, yaitu titik dimana suatu zat cair berubah menjadi fasa uap
- Kondensasi, yaitu titik di mana uap berubah menjadi fasa cair (dan merupakan titik yang sama dengan penguapan)
- Meleleh, yaitu titik berubahnya zat padat menjadi cair
- Membeku, yaitu peristiwa berubahnya zat cair menjadi padat
- Sublimasi, yaitu titik di mana zat padat langsung berubah menjadi uap
- Desublimasi, yaitu titik di mana uap langsung berubah menjadi padat (tidak biasa tetapi ternyata terjadi)
- Titik kritis, merupakan titik dimana kurva uap jenuh dan cairan jenuh bertemu dan menjadi satu dan sama.
- Titik tripel, adalah titik di mana semua fasa padat, cair, dan gas berada pada waktu yang sama dalam kesetimbangan.
Spesifik diagram Pv
Diagram volume tekanan (atau diagram PV) adalah representasi visual dari tekanan dan volume suatu zat murni tertentu (zat yang homogen). Memahami diagram PV sangat membantu dalam memahami sifat-sifat zat murni, yang merupakan aspek penting dari termodinamika.
Diagram PV. Ketika volume molar meningkat, tekanan umumnya menurun.Dimulai dari bagian atas grafik, titik kritisnya adalah lokasi di mana tidak ada perbedaan antara fase gas dan cair suatu zat. Pada titik ini cairan jenuh dan uap jenuh menjadi fluida yang sama, menyebabkan volume molar cairan jenuh dan uap jenuh menjadi sama.
Sisi kiri kurva lonceng melambangkan garis cairan jenuh, sedangkan sisi kanan kurva lonceng melambangkan garis uap jenuh. Cairan atau uap jenuh akan terletak pada garis yang sesuai, dan tepat di tempat cairan akan jenuh atau menguap pada tekanan yang ada. Di dalam kurva lonceng terdapat apa yang disebut selubung dua fasa, dimana fasa cair dan gas suatu zat ada pada waktu yang sama. Dalam keadaan ini suatu zat dikatakan mempunyai kualitas tertentu (x), dimana persen kualitas suatu zat adalah perbandingan jumlah uap jenuh terhadap massa total zat tersebut. Secara matematis kualitas dapat didefinisikan sebagai:
Kualitas tidak akan pernah melebihi 100%. Dalam selubung dua fase, penting untuk menyadari bahwa suhu dan tekanan bergantung. Saat menentukan keadaan suatu zat, tekanan dan suhu tidak dapat ditentukan secara bersamaan.
Persamaan
Untuk zat murni ada beberapa persamaan penting yang dapat dipahami dari grafik Pv, atau variasinya dalam grafik Tv (suhu-volume), PT (tekanan-suhu), dan seterusnya.
Untuk menentukan volume total suatu campuran, pertama-tama ketahuilah bahwa ini adalah jumlah volume yang ditempati oleh cairan dan jumlah volume yang ditempati oleh gas. Ini dapat didefinisikan sebagai:
mv = m f v f +m g v g
volume spesifik dapat didefinisikan sebagai:
v = vf +x* (vg -vf )
Terakhir, ketahuilah bahwa persen cairan berdasarkan massa dapat dipahami sebagai 100(1-x) sedangkan persentase uap dapat dipahami sebagai 100x.
diagram televisi
Diagram TV menunjukkan hubungan zat murni antara suhu dan volume. Kurva pada diagram ini adalah isobar, atau garis tekanan konstan. Di bawah selubung dua fasa, meskipun zat mempunyai kualitas tertentu, volume molar uap jenuh atau cairan pada tekanan tertentu dapat dibaca langsung dari grafik. Artinya, sifat cairan jenuh dan uap jenuh tidak bergantung pada kualitas.
diagram TV.Pada diagram ini, di sebelah kiri selubung dua fasa, zat tersebut akan berupa cairan subdingin (karena suhunya akan lebih kecil dari suhu saturasinya). Di sebelah kanan selubung dua fasa, zat tersebut akan menjadi uap super panas (karena suhunya akan lebih besar dari suhu saturasi).
Diagram PT
Diagram PT menunjukkan hubungan zat murni antara tekanan dan suhu. Diagram ini menampilkan sifat-sifat suatu zat yang memuai saat dibekukan (misalnya air).
Diagram PT.Seperti yang dapat dilihat dari diagram ini, zat cair berada pada tekanan di atas uap (tekanan uap). Oleh karena itu, cairan tersebut dapat disebut sebagai cairan terkompresi. Mengikuti panah pada diagram menunjukkan apa yang perlu dilakukan agar perubahan fase terjadi. Misalnya, Anda mempunyai air yang berada di tengah-tengah rentang padat. Jika tekanan tetap konstan dan suhu hanya dinaikkan, zat padat akan meleleh menjadi cairan. Demikian pula, pada sebagian besar wilayah cair, jika tekanan diturunkan sementara suhu dijaga konstan, cairan akan menguap menjadi gas.
Referensi
Semua informasi di halaman ini berasal dari www.learnthermo.com dan dari "Termodinamika untuk Insinyur, edisi kedua"
