Transcript GAS NYATA/RIIL

GAS NYATA/RIIL
Isoterm Gas Nyata
Isoterm Gas Nyata
• Jika hubungan tekanan-volume untuk gas nyata
diukur pada berbagai temperatur, maka akan
diperoleh grafik 3.5
• Pada temperatur tinggi, isoterm amat mirip
dengan gas ideal, sedangkan pada temperatur
rendah menunjukkan hal yang berbeda
• Adanya daerah datar/horisontal pada temperatur
rendah memerlukan perhatian lebih
Isoterm Gas Nyata
Isoterm Gas Ideal
• Bayangkan salah satu sisi kontainer dapat
digerakkan (piston), jika temperatur dijaga pada
T1 kemudian sisi digerakkan hingga menurunkan
volume
• Saat volume mengecil, tekanan gas akan
meningkat hingga pada volume V2
• Penurunan volume setelah V2 tidak akan
menghasilkan kenaikan temperatur hingga
volume V3 tercapai
• Sedikit saja penurunan volume dari V3 ke V4
akan menghasilkan kenaikan drastis tekanan
dari pe ke p'
T1, V1 (gas)
T1, V1 : kemudian volume diperkecil pada
suhu tetap (T1)
T1, V2
P >>
gas
Saat volume diperkecil hingga mencapai V2
tekanan akan meningkat
T1, V3,
Pe tetap
kondensasi
Penurunan volume lebih lanjut V2  V3 tidak
menyebabkan peningkatan tekanan
Temperatur Kritis
• Garis mendatar yang dijumpai pada isoterm gas
nyata temperatur rendah semakin menyempit
pada temperatur tinggi
• Pada temperatur tertentu, daerah datar
mengerucut membentuk satu belokan di titik
yang disebut sebagai temperatur kritis
• Diatas temperatur kritis, gas nyata menunjukkan
pola isoterm yang sama dengan gas ideal
Keadaan Kontinyu
• Pada gambar 3.6 berikut adalah modifikasi gb 3.5
namun dengan daerah datar yang dihubungkan dengan
garis putus2
• Titik A pada gb tsb mewakili fasa liquid sedangkan titik C
merepresentasikan fasa gas
• Titik-titik dibawah kubah yang dibentuk oleh garis putus2
mewakili sistem dimana liquid dan vapor berada dalam
kesetimbangan
• Selalu dimungkinkan bagi kita membedakan sistem
dimana terdiri dari satu fasa dengan sistem terdiri dari 2
fasa dalam kesetimbangan
• Namun kita tidak akan menemukan garis pembatas
antara fasa liquid dan gas, fakta ini yang dikenal sebagai
prinsip keadaan kontinyu
Daerah 2 Fasa dan Keadaan Kontinyu
• Mula2 pada C temperatur dinaikkan dengan V konstan
hingga tekanan akan meningkat sejalan dengan garis
CD
• Di titik D tekanan dijaga konstan namun gas didinginkan
(temperatur turun) sehingga volume akan menurun 
DE
• Di titik E, volume dibuat konstan dan gas didinginkan
sehingga tekanan akan menurun ke titik A
• Pada proses diatas, gas tidak melalui daerah 2 fasa,
kondensasi dalam terminologi umum tidak terjadi
sehingga titik A tidak terkategori fasa liquid namun
keadaan gas terkompresi
• Dalam kaitan ini, perbedaan antara fasa liquid dan gas
menjadi tidak jelas dan tergantung pada sudut pandang
yang digunakan
Isoterm Persamaan Gas Van der Waals
RT
a
p
 2
V b V
• Saat volume molar sangat besar, persamaan
diatas akan sama dengan gas ideal karena V-b
V dan a/V2 menjadi sangat kecil
• Hal ini dapat dilihat pada grafik isoterm gas Van
der Waals (3.7) pada daerah volume sangat
besar, isoterm menjadi ideal seperti halnya pada
temperatur tinggi
Isoterm Gas Van der Waals
• Pada temperatur rendah dan volume kecil, suku2 di
persamaan van der waals tidak dapat diabaikan, namun
hasilnya terlihat beda dengan adanya lembah
maksimum dan minimum
• Pada temperatur Tc isoterm memperlihatkan titik
belok/perubahan di E
• Jika isoterm ini dibandingkan dengan gas nyata, nampak
pada Tc pada 3.7 merepresentasikan temperatur kritis di
gas nyata
• Kurva pada T2 di isoterm van der waals memprediksi
ada 3 volume pada tekanan pe sementara pada gas
nyata di pe menunjukkan volume yang sangat banyak
(infinite)
• Harus disadari bahwa dengan persamaan yang sangat
rumit sekalipun akan sulit untuk memunculkan daerah
datar seperti pada isoterm gas nyata
Perbandingan Gas Nyata dan Van der Waals
Gas Supercooled
• `Daerah AB dan DC pada isoterm van der
waals dapat ditelusuri secara eksperimen
• Jika volume gas pada T2 diturunkan secara
perlahan tekanan akan naik hingga ke D
dimana tekanan pe tercapai. Dititik ini
seharusnya mulai terjadi kondensasi namun
dimungkinkan kondensasi tidak terjadi
sehingga penurunan volume lebih lanjut hanya
meningkatkan tekanan dari D ke C
• Di daerah DC ini tekanan gas melampaui
tekanan kesetimbangan uap liquid pe pada T2,
titik2 didaerah ini disebut keadaan uap
superjenuh atau supercooled
Liquid Superheated
• Begitupun dari titik A jika volume dinaikkan
pada T2 hingga tekanan turun dan mencapai
pe, pada titik ini uap seharusnya terbentuk
• Namun dimungkinkan saat volume dinaikkan,
tekanan terus turun dari A ke B dan pada titik
ini terbentuk liquid dibawah tekanan
kesetimbangan uap cairnya dan disebut liquid
superheated
• Kedua keadaan ini adalah keadaan metastabil
dan bersifat tidak stabil, sedikit gangguan saja
akan mengubah sistem ke keadaan
kesetimbangan uap-cair
Keadaan Kritis
• Jika persamaan van der waals dimodifikasi menjadi
persamaan kubus (pangkat 3) maka akan diperoleh

RT  2 a
ab
3
V  V 
V   b 
0
p 
p
p

• Persamaan ini memiliki 3 akar penyelesaian untuk T2
dan pe dan ditunjukkan pada isoterm van der waals
sebagai titik potong di pe
• Pada gambar 3.6 dan 3.7. telah ditunjukkan pada ada
temperatur maksimum Tc dan tekanan maksimum pc
dimana liquid dan vapor eksis bersamaan
• Kondisi pada temperatur dan tekanan ini dinamakan titik
kritis dan volumenya dinamakan volume kritis
V  V V  V V  V   0
Pada titik kritis V   V   V   Vc
sehingga persamaan menjadi V  Vc   0 atau
3
V 3  3VcV 2  3Vc2V  Vc3  0
pada kondisi yang sama, persamaan 3.13. menjadi

RTc  2 a
ab
V  V 
V   b 
 0 sehingga
pc 
pc
pc

a
8a
Vc  3b, pc 
, Tc 
2
27 Rb
27b
3
Konklusi persamaan van der waals
• Nilai-nilai a dan b dapat dihitung berdasarkan
data pc dan Tc,
• namun untuk Vc jika dibandingkan dengan nilai
terukur hasilnya sangat jelek
• Ini terjadi karena persamaan van der waals
sangat tidak akurat didekat daerah kritis
• Sehingga dengan fakta ini dan juga fakta bahwa
konstanta (hampir) selalu dihitung dari data
keadaan kritis menyiratkan persamaan van der
waals tidak dapat menghitung dengan akurat
sifat-sifat gas – walaupun memperbaiki gas ideal
Persamaan Keadaan lainnya
• Persamaan van der waals hanyalah salah satu
dari beberapa persamaan yang diajukan selama
bertahun-tahun untuk mengobservasi data pVT
gas
• Beberapa persamaan ini di list pada tabel
berikut
• Dari persamaan ini, persamaan BeattieBridgeman atau disebut juga persamaan virial
paling cocok untuk kerja yang memerlukan
akurasi
• Persamaan Beattie-Bridgeman memiliki 5
konstanta selain R yaitu A0, a, B0, b dan c