sifat-sifat cairan dan padatan
TRANSCRIPT
Kimia Fisika 1 (Topik 4)
Oleh Harjito
Fase Terkondensasi
Fase cair dan fase padat secara
bersama-sama dinyatakan sebagai fase
terkondensasi.
Kesamaan fase cair-padat : Kerapatan
jauh lebih besar dibanding fase gas
Perbedaan fase cair-padat : derajat
kebebasan cair > padat
Koefisien Ekspansi Thermal
Koefisien ekspansi thermal merupakan bentuk ketergantungan volum pada temperatur
V=Vo(1+at) rentang t sempit
V=Vo(1+at+bt2+…) rentang t lebar
V : volum pada t tertentu
Vo : volum pada 0 C
t : temperatur dalam C
a : koefisien ekspansi thermal
Koefisien Ekspansi Thermal
Berbagai Fase
Fase gas : a selalu positif
Fase padat : a selalu positif
Fase cair : a biasanya positif
Untu beberapa cairan a bertanda negatif
pada rentang temperatur yang sempit,
contohnya air pada rentang 0-4oC a
bertanda negatif (anomali air)
Koefisien Kompresibilitas
Koefisien kompresibilitas merupakan
bentuk ketergantungan volum pada
tekanan
Vo=Voo[1-k(P-1)],
Voo : volum pada 0 C, 1 atm
P : tekanan dalam atm
Vo : Volum pada 0 C
k : koefisien kompresibilitas
Koefisien Kompresibilitas
Berbagai Fase
Fase gas : kurva V-P tak linier
Fase cair : kurva V-P linear
Fase padat : kurva V-P linear
Definisi Umum
Koefisien Ekspansi Thermal
𝛼 =1
𝑉
𝛿𝑉
𝛿𝑇𝑃
𝛼𝑑𝑡𝑡
0
= 𝑑𝑉
𝑉
𝑉
𝑉0
𝑉 = 𝑉0𝑒𝛼𝑡
Pada rentang t yang sempit, eat = 1 + at
Jadi V=Vo(1+at)
Definisi Umum
Koefisien Kompressibilitas
𝜅 = −1
𝑉
𝛿𝑉
𝛿𝑃𝑡
− 𝜅𝑑𝑃𝑃
1
= 𝑑𝑉
𝑉
𝑉
𝑉0
𝑉 = −𝑉0𝑒𝜅 𝑃−1
Pada rentang P yang sempit, ek(P-1) = 1 +
k(P-1)
Jadi V=Vo[1-k(P-1)],maka Vo=Voo[1-k(P-1)]
Kebergantungan Volum Pada
Temperatur dan Tekanan
V=Voo[1-k(P-1)] (1+at)
Bebera Nilai a dan k
Kalor Peleburan, Penguapan
dan penyubliman
Kalor Peleburan (DHfus): kalor yang
diserap dalam transformasi padat-cair
Kalor Penguapan (DHvap): kalor yang
diserap dalam transformasi cair-gas
Kalor Penyubliman (DHsub): kalor yang
diserap dalam transformasi padat-gas
DHsub=DHfus+DHvap (Hukum Hess)
Tekanan Uap
Tekanan uap : tekanan zat dalam fase uap ketika berada dalam keadaan kesetimbangan cair-uap.
Kesetimbangan fase cair-gas pada t tertentu
Uap
Cair
Distribusi Tekanan
(Maxwell-Boltzmann)
𝑃 = 𝑃∞𝑒−∆𝐻𝑣𝑎𝑝/𝑅𝑇
Pada tekanan 1 atm,
1 𝑎𝑡𝑚 = 𝑃∞𝑒−∆𝐻𝑣𝑎𝑝/𝑅𝑇𝑏
Jadi 𝑃∞ = 𝑒+∆𝐻𝑣𝑎𝑝/𝑅𝑇
Penentuan P∞
𝑃 = 𝑃∞𝑒−∆𝐻𝑣𝑎𝑝/𝑅𝑇
ln 𝑃 = −∆𝐻𝑣𝑎𝑝
𝑅
1
𝑇∞+ ln𝑃∞
Ln P∞ merupakan intercept dari grafik ln P
– 1/T
Kurva ln P vs 1/T Benzena
Sifat Padatan dan Cairan
Ditinjau dari Struktur
Berbeda dari gas yang jarak antar partikel
sangat renggang, cairan dan padatan elatif
tidak terpengaruh oleh tekanan
Jarak antar partikel cair-padat relatif sama
dengan diameter partikel maka valom
cairan-padatan sama dengan volum
partikel
Partikel padatan relatif terkunci pada pola
yang teratur berbeda dengan cairan
Perbandingan Energi Gas-cair-
padat
Cairan memiliki jarak yang jauh lebih
rapat dari gas-> energi fase cairan lebih
rendah dari fase gas. Perubahan cair-
gas : butuh energi
Padatan lebih teratur dari cairan ->
energi fase padat lebih rendah dari fase
cair. Perubahan padat-cair : butuh
energi.
Karakterisasi Enegi Fase
Fase gas : Energi gas dikarakterisasi oleh energi kinetik (Ek), Ek=Etrans+Erot+Evib, sementara pada cair dan padat oleh Ek dan Ep.
Fase cair : Energi gerak partikel cairan dikarakterisasi oleh energi vibrasi (Evib), translasi partikel hanya terjadi pada sebagian kecil molekul pada jarak yang terbatas.
Fase padat : Energi gerak partkel padat dikarakterisasi oleh energi vibrasi (Evib)
Sekian
Sumber :
Gilbert W Castellan, Physical Chemistry,
Ed 3, p 85-91