6. Keseimbangan antar Fasa atau Spesies Kimia

Transkripsi

1 6. Keebangan antar Faa atau Spee Ka Ste yang udah ddkukan te koponen tunggal dan faa tunggal aun tua Fka yang real tentu aa lebh koplek dar tu. Multfaa ultkoponen atau ultkoponen ultfaa. Keeuanya n dapat dabarkan dengan etode terodnaka tattk. Contoh te tga faa: Uap ar E Ar 6.. Ste erola Dar huku erodnaka II entrop cenderung nak. Kond n dapat dnyatakan ebaga berkut: Δ S 0 6. ketka keebangan udah tercapa aka S aku 6. Hal n berart bahwa bla entrop berkar auh dar harga SS ax aka perubahan entrop dar po tabl: Δ S S S ax 0 Dala te yang terola teral huku terodnaka pertaa enad: Q0W + ΔE W ΔE 6. Jka paraeter ekternal dbuat tetap al volue aka tdak ada kera ehngga E enad kontan ketka S endekat harga aku. Kta pandang Ωy ebaga ulah keadaan yang akeble antara y dan y + δy Sy k ln Ωy. M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 58

2 Keungknan untuk eneukan te: Pry Ωy e Sy/k 6.4 Peraaan n ecara ekplt enunukkan bahwa ka y dperkenankan untuk bervara harganya akan enad ~ y ketka Py aku yatu ketka Sy aku. Dala keadaan keetbangan probablta relatf: Pry ΔS/k e 6.5 Pax Dengan cara yang erupa dapat dbuktkan bahwa kond keetbangan untuk te yang kontak dengan reervor pada uhu tetap adalah: dengan F erupakan energ beba F nu F E S 6.6 Adapun untuk keetbangan pada te yang kontak dengan reervor pada uhu tetap dan tekanan tetap: dengan G erupakan energ beba Gbb Lhat dan baca kebal catatan erodnaka. G nu G E S + p 6.7 Reué: Iola teral E dan kontan Kontak dengan reervor tetap S aku F nu Kontak dengan reervor tetap P tetap G nu 6.. Kond Keebangan pada Zat Hoogen Kond keetbangan yang udah dbcarakan ebelu bagan n terad pada te dengan teperatur dan tekanan tetap: Kalau dbuat tetap dan boleh bervara: G E S + p nu M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 59

3 G n Δ +... G Δ G G G Δ E atau C 0 Hal n erupakan kond ntrnk untuk enan ketablan pada etap faa. Sealan dengan "prnp le Châteler": Apabla uatu te dala kond tabl aka etap perubahan paraeter akan enghalkan proe yang dapat engebalkan ke kond keetbangan. Hal yang erupa pada pennauan fluktua dengan tetap: G n Δ +... G Δ G G G Δ + 6. yang akan enghalkan apabla kta defnkan kopreblta kta dapatkan: p 0 κ 6. p κ 0 6. nauan dapat dterukan pada fluktua kerapatan. Probablta volue terletak pada dan + d: Prd e -G0/k dar ekpan G dengan fluktua d kecl kta dapatkan: ~ - Pr d B exp[ - ~ ] d k 0κ Probablta berupa ebuah Gauan ehngga dper dapat dhtung: ~ ~ Δ - k 0 κ d dekan pula fluktua kerapatan n / uga dapat dperoleh: M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 60

4 Δ n~ n ~ Δ n~ Suatu hal yang enark apabla: p 0 k ~ p aka κ dan fluktua kerapatan enad angat bear. Keadan 0 dengan "ttk krt". 0 κ debut Keebangan antar Faa Ada dua faa & al faa car dan ga. Pada aat terad keetbangan kta upaakan uhu dan tekanan tetap energ beba Gbb akan nu: G E - S + p nu Dala ang-ang koponen energ beba Gbb dapat dtul G v g + v g 6.9 dn v erupakan ulah ole pada faa. Karena ulah ole zat kontant aka: v + v v kontan 6.0 ehngga alah atu paraeter ulah ole dapat dabl ebaga varabel beba. Pada keetbangan G tdak berubah ehngga: dg g d + g dν 0 ν atau g - g dv 0 Sehngga dperoleh kond g g atau tranfer dala ole atu atu fae ke fae yang lan tdak berubah. Perubahan dg dapat dkatkan dengan huku daar terodnaka: dg d ε - + pv - d + vdp ehngga d + v dp d + v dp atau 6. M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 6

5 dp Δ d Δv 6. Seterunya kalau kta defnkan "pana latent tranfora" L ebaga pana yang daborb pada uatu perubahan faa aka: L Δ S S S 6. Peraaan terakhr n kta kenal dengan peraaan Clauu-Clapeyron: dp ΔS L 6.4 d Δ Δ 6.4. ranfora Faa dan Peraaan Keadaan Sekarang kta lhat te dengan koponen tunggal. Andakata peraaan keadaan dapat dketahu ecara teor atau ekperen: p pv Contoh peraaan ga an der Waal: 6.5 p + a v - b R v Peraaan 6.5 dapat dlutrakan epert pada gabar berkut: p < < < 4 C 4 Gbr.: Dagra P ga ander Wal v Gar-gar yang ada d ata erupakan gar oteral. M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 6

6 Kta tnau alnya kurva oteral yang palng bawah kurva n cukup banyak engandung nfora. p R P P A P M A D I v v Pada tekanan rendah p<p kta lhat atu harga p berkoreponden dengan atu harga v ela kta lhat adanya faa tunggal. Kond ketablan p/ v 0 ela dpenuh. B K v Hal yang aa kta pada tekanan angat tngg p>p. aun pada kond nteredare p <p<p ada tga keungknan harga v untuk p yang aa. Kta upa pada egen kurva I harga lope potf n ela bertentangan dengan kond ketablan. Jad kurva yang ah ungkn dkut adalah MI atau K. Untuk elhat ketablan kta lhat fung Gbb. Dar peraaan daar d dε + pdv kta dapatkan: dg d ε - + pv vdp 6.6 Perbedaan g untuk ebarang ttk: g - g 6.5. Ste dengan Berbaga Koponen 0 p p 0 v dp Kta pandang te hoogen dengan energ E dan volue yang terdr dar olekul tpe k. Abl ebaga ulah olekul tpe ke- aka entrop erupakan fung bb: M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 6

7 S ds E S SE... k 6.7 S de + E k S d + d 6.8 E Peraaan d ata adalah pernyataan ateatk urn tetap pada kau ederhana ketka eua ulah dbuat tetap huku terodnaka daar engharukan: dq de + pd ds Pada kond n kta lhat: S E 6.9 S p E Sekarang kta defnkan: S μ E bearan n debut dengan 'potenal ka per-ole' dar tpe en ka ke. Dar hal n: atau ds de ds p de + d - k k μ d 6. - p d + μ d 6. Hal n erupakan perluaan hubungan de ds pd dengan engkutertakan keungknan perubahan ulah partkel. Potenal ka dapat dnyatakan dala berbaga bentuk: - dala energ E μ 6. S - dala energ beba F E - S F μ dala energ beba Gbb G E - S + p G μ 6.5 p M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 64

8 6.6. Keebangan Ka Kta tnau uatu te hoogen terdr dar atu faa yang ber aca olekul. Malkan bol ka olekul-olekul n B B B... B dengan koefen reak b b b... b dan reak ka dungknkan. ranfora ka n haru konten dengan konerva ulah ato tap en. Contoh reak eaca n: H + O H O yang dapat dtul ebaga: - H - O + H O 0 Secara uu peraaan reak ka dapat dtul: b B Apabla erupakan ulah olekul B dala te aka perubahan ulah olekul berbandng luru dengan koefen reak: d λb untuk eua 6.7 Dala keebangan olekul-olekul terola pada volue dapat bereak ecara ka atu aa lan eua dengan peraaan 6.6. Kta abl E ebaga energ total te kond keebangan: S SE... aku 6.8 atau ds 0 Dengan anggapan bahwa dan E kontant kond n enad: dar 6.7 kta dapatkan: μ d b μ yang erupakan kond uu pada keetbangan ka. Keebangan Ka antara Ga Ideal Perhatkan reak ka pada peraaan 6.6 dapat terad pada tpe olekul yang berbeda. Oleh karena tu kta pandang fung energ beba: F FE... Pada perubahan kecl: dn ΔF F b μb 6.4 M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 65

9 M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 66 F μ 6.4 Pada keebangan F nu ehngga: 0 Δ b F μ Berkutnya kta htung potenal ka. E ε + ε +ε +. Fung part kalau partkel dapat dbedakan: ' e Z ε ε ε β dapat dungkap:... ' e e e Z βε βε βε Untuk atu olekul tpe : e βε ehngga: Z... ' Sekarang kta korek bahwa olekul tdak dapat dbedakan paradok Gbb:!...!!! Z eterunya: k Z k F! ln ln ln ddapat: ln ln k F μ atau k μ ln

10 Contoh oal: Pana laten penguapan ar ektar J/kg dan kerapan uap ar adalah 0598 kg/ pada 00 o C. Carlah nla perubahan teperatur penguapan terhadap ketnggan d ata level laut dala o C/k. Anggap teperatur udara 00 K kerapatan udara pada uhu 0 o C dan tekanan at adalah 9 kg/ dan kerapatan ar 000 kg/.wconn Jawab: Dtrbu Boltzann untuk tekanan pz terhadap ketnggan z: gz p z p0 exp k dapat dturunkan dengan udah dengan dtrbu krokanonk dn p0 tekanan pada level laut. Peraaan Clayun Clapeyron dapat dtul: dp L L d M ρ ρ α dengan ρ 000 kg/ ρ 0598 kg/ dan L/M J/kg ddapatkan: Lρ ρ 6 / α 40 0 J M ρ ρ Sehngga perubahan ttk ddh ebaga fung ketnggan: d d dp g p z dz dp dz k α 0 ρk0 Gunakan peraaan untuk ga deal p dperoleh pada level laut: d ρ g 0 /α dz dengan eaukkan kerapatan udara ρ 9 kg/ g 98 / dan 0 00 o C ddapat: d o 087 C / k dz M. Hka Fka Stattk Keebangan antar Faa atau Spee Ka 67