Fase Perubahan

Phase Diagram: Bagian 1

Sebuah diagram fase adalah cara yang umum untuk mewakili berbagai fase dari substansi dan kondisi di mana setiap fase ada.

Sebuah diagram fase adalah sebidang tekanan (P atau ln P) Vs suhu (T) Di mana garis-garis pada diagram membagi plot ke berbagai daerah. Setiap daerah mewakili fase tertentu dan menggambarkan kondisi (T,P) Di bawah yang ada pada kesetimbangan ini. Kecuali titik (T,P) Terletak pada garis, hanya satu tahap mungkin berada dibawah kondisi pada kesetimbangan.

Garis yang memisahkan daerah menggambarkan kondisi di mana dua fase dapat hidup berdampingan pada kesetimbangan; situasi ini merupakan fase mengubah. Garis yang menggambarkan antarmuka solid-gas diberikan oleh

ln P = -

ΔHsub R T

+

ΔSsub R

di mana ΔH_sub dan ΔS_sub adalah standar entalpi dan entropi sublimasi. Serupa menggambarkan persamaan garis yang memisahkan cairan dan gas daerah.

Sebuah diagram fase ditampilkan di bawah. Substansi khusus ini memiliki tiga fase: padat, cair, dan gas. Meskipun suatu zat hanya memiliki satu gas cair dan satu fase, adalah mungkin untuk memiliki beberapa fasa padat sesuai dengan pengaturan yang berbeda dan orientasi molekul dalam padat.

Phase Diagram: Bagian 2

Fase Transisi

Sebuah diagram fase dapat digunakan untuk menentukan apakah perubahan tertentu dalam kondisi menghasilkan perubahan fasa. Informasi dalam sebuah diagram fase juga memungkinkan penetapan titik didih, titik leleh, dan sublimasi poin.

Sebuah diagram fase untuk suatu zat yang ditampilkan di bawah. Di sebelah kanan adalah sebuah silinder yang berisi sampel murni dari substansi. Sampel dibatasi dalam silinder oleh penghalang, dan tekanan pada penghalang dapat dikendalikan. Suhu sampel juga dapat dikendalikan.

Warna sampel sampel menunjukkan fase.

• Hijau menunjukkan padat fase
• Biru menunjukkan cair fase
• Merah menunjukkan gas fase

Dalam percobaan ini sampel diadakan di sebuah keadaan awal (T, P) Identifed sebagai Point Sebuah. Sepanjang percobaan yang tekanan pada penghalang ini diadakan di nilai konstan 3,00 atm (ln (P/ atm) = 1,099). Menyesuaikan kontrol suhu sistem. Posisi penghalang (dan dengan demikian volume yang ditempati oleh substansi) akan berubah sebagai tanggapan terhadap perubahan suhu untuk mempertahankan tekanan konstan (isobarik kondisi).

Hati-hati suhu bervariasi dari Point Sebuah Point B dan mengamati perilaku sampel dalam silinder. Saat posisi dalam diagram fase ditandai oleh ungu dot. Semakin lama "Heat Contoh" atau "Keren Contoh" tertekan tombol (tombol mouse diadakan bawah), semakin cepat sampel dipanaskan atau didinginkan.

1. Apa fase stabil pada Point Sebuah?
2. Apa fase stabil pada Point B?
3. Apakah ada suhu (pada tekanan 3,00 atm) di mana transisi fase terjadi? Jika demikian, apa transisi (fusi, sublimasi, atau penguapan)?
4. Apa adalah temperatur di mana transisi fase ini terjadi?
5. Apa suhu normal sublimasi? (Ingat bahwa mengacu normal P = 1 atm.)

Fase Diagram: Bagian 3

Fase Transisi disebabkan oleh Perubahan Tekanan

Sama seperti perubahan suhu dapat mendorong perubahan fasa, perubahan tekanan dapat menghasilkan efek yang sama.

Dalam latihan ini, efek perubahan tekanan pada suhu konstan (isotermal kondisi) digambarkan. Sekali lagi sampel dibatasi dalam sebuah silinder dengan penghalang yang dapat bergerak. Peningkatan tekanan akan menekan sampel, menghasilkan volume yang lebih rendah dan kepadatan lebih tinggi. Sebaliknya, penurunan tekanan akan menghasilkan perluasan sampel, menghasilkan volume yang lebih tinggi dan kerapatan yang lebih rendah. Selama perubahan fasa, volume (dan densitas) dari sampel perubahan, tetapi tidak ada perubahan dalam tekanan.

Warna sampel sampel menunjukkan fase.

• Hijau menunjukkan padat fase
• Biru menunjukkan cair fase
• Merah menunjukkan gas fase

Dalam percobaan ini sampel diadakan di sebuah keadaan awal (T, P) Identifed sebagai Point Sebuah. Sepanjang percobaan yang suhu sampel dijaga pada nilai konstan dari 220 K. Heat daun atau memasuki sampel dari sekitarnya yang diperlukan untuk mempertahankan suhu ini. Menyesuaikan kontrol volume sampel. Posisi penghalang (dan dengan demikian volume yang ditempati oleh zat) akan berubah seiring dengan tekanan pada perubahan sistem tetap menjaga suhu konstan.

Bervariasi dengan hati-hati volume sampel untuk bergerak dari Point Sebuah Point B dan mengamati perilaku sampel dalam silinder. Saat posisi dalam diagram fase ditandai oleh ungu dot. Semakin lama "Meningkatkan Volume" atau "Turunkan Volume" tertekan tombol (tombol mouse ditekan), semakin cepat volume meningkat atau menurun. (Sebenarnya perubahan volume mungkin terlihat. Kompresi dari fase terkondensasi memerlukan tekanan yang sangat tinggi, dan bahkan dalam ruang hampa ekspansi diabaikan fase terkondensasi terjadi.)

1. Apa fase stabil pada Point Sebuah?
2. Apa fase stabil pada Point B?
3. Pada tekanan apa tidak kondensasi (penguapan) terjadi (pada 220 K)?
4. Pada tekanan yang tidak membeku (mencair) terjadi (pada 220 K)?
5. Fase yang memiliki kepadatan lebih tinggi: padat atau cair? Apa ciri diagram fase menyediakan jawaban atas pertanyaan ini? Bagaimana penampilan diagram fase berbeda jika fase lain (cair atau padat) yang lebih padat? Apakah ini alasan yang sama berlaku untuk menentukan kepadatan relatif padat dan gas dan fase dari fase cair dan gas?

Fase Diagram: Bagian 4

Triple Point

Sebuah baris pada diagram fase mewakili kondisi (T,P) Di mana dua fase dapat hidup berdampingan pada kesetimbangan, yaitu, fase transisi terjadi.

Inspeksi dari diagram fase di bawah ini menunjukkan sebuah persimpangan dari garis-garis sedemikian rupa sehingga satu titik, yang disebut titik tripel, terletak pada tiga baris. Suhu dan tekanan pada titik tripel dilambangkan oleh T₃ dan P₃, Masing-masing. Pada titik tripel tiga fase dapat hidup berdampingan pada kesetimbangan; demikian, fusi, penguapan, dan sublimasi ekuilibria semua terjadi bersamaan.

Diagram fase yang sama dan silinder yang berisi sampel ditunjukkan di bawah ini. Seperti sebelumnya, padat fase hijau warna, yang cair adalah biru, dan gas adalah merah. Sebuah ungu dot menandai kondisi saat ini.

1. Points Sebuah dan B terletak di sepanjang garis dengan tekanan isobarik P₃. Pilih "Titik A" atau "Point B" tombol untuk membangun kondisi pada baris ini. Gunakan "Heat Contoh" dan "Keren Contoh" tombol untuk bergerak sepanjang garis ini melalui titik tripel. Mengamati bagaimana ketiga fase ini dapat ditemukan pada titik tripel.

2. Gunakan kontrol volume yang sangat sedikit menambah atau mengurangi tekanan sehingga kondisi saat ini terletak tepat di luar garis menghubungkan Points Sebuah dan B. Sekali lagi panas atau dingin sampel untuk menghasilkan perubahan fasa. Bagaimana perilaku dalam kasus ini berbeda dari yang diamati di bagian sebelumnya?

3. Points C dan D terletak di sepanjang garis isotermal dengan temperatur T₃. Pilih "Point C" atau "Point D" tombol untuk membangun kondisi pada baris ini. Gunakan "Meningkatkan Volume" atau "Penurunan Volume" tombol untuk bergerak sepanjang garis ini melalui titik tripel. Perhatikan bahwa garis biru (mewakili reaksi fusi) meningkat hampir vertikal, tetapi dibelokkan ke kanan. Jadi setelah melewati titik tripel sementara penurunan volume, fase kandang padat. Perhatikan kesamaan antara perilaku ini dan bahwa dalam Bagian 1.

4. Apa nilai-nilai T₃ dan P₃ zat ini?

Fase Diagram: Bagian 5

Critical Point

Baris (biru) Untuk solid-ke-cair transisi (reaksi fusi) memanjang dari titik tripel untuk sewenang-wenang tekanan tinggi. Baris ini berakhir di diagram fase karena mencapai batas atas diagram. Demikian pula, garis (hijau) Untuk solid-to-gas transisi (sublimasi reaksi) memanjang dari titik tripel untuk sewenang-wenang tekanan rendah.

Garis bagi cair-to-gas transisi (reaksi penguapan), bagaimanapun, adalah berbeda. Memanjang dari titik tripel ke titik kritis, di mana berakhir. Itu kritis, Ditetapkan oleh suhu kritis T_c dan tekanan kritis P_c, Menandai titik di mana tidak mungkin lagi untuk membedakan antara cair dan gas.

Fitur apa suatu zat memungkinkan kita untuk menentukan fase?

Sebuah padat adalah unik karena itu kaku, tetapi memiliki bentuk yang tetap. Sebuah zat dalam fasa gas atau cairan tidak berlaku bentuknya.

Properti apa yang memungkinkan seseorang untuk membedakan antara gas dan cairan?

Baik dalam fase cair dan gas molekul zat bebas untuk bergerak relatif terhadap satu sama lain. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa dalam cairan molekul yang masih diperlukan untuk menjadi relatif dekat satu sama lain, karena ada energi yang tersedia tidak mencukupi untuk sepenuhnya mengatasi antar atraksi yang menarik molekul bersama-sama. Dalam molekul gas dapat bergerak bebas dan semena-mena dapat jauh dari satu sama lain; ada cukup energi untuk benar-benar mengatasi antar atraksi.

Jika fase cair dan gas berada dalam kesetimbangan, adalah mungkin untuk membedakan dua fase, karena memiliki fase cair kepadatan lebih tinggi daripada fase gas. Akibatnya fase cair tenggelam ke dasar wadah dan fase gas menempati sisa volume di atas cairan. (Perilaku ini digambarkan dalam silinder tertutup animasi yang digunakan dalam Diagram Fase halaman.)

Apa efek meningkatkan suhu cairan?

Peningkatan suhu menghasilkan peningkatan energi kinetik yang tersedia untuk molekul, memungkinkan mereka untuk mengatasi antar pasukan ke tingkat yang lebih besar dan bergerak lebih jauh terpisah. Perilaku ini mengurangi kepadatan cairan.

Apa efek meningkatkan tekanan gas?

Tekanan gas dalam meningkat dengan mengurangi volume gas dapat menempati (sehingga menghasilkan lebih banyak molekul-dinding tabrakan dan sehingga tekanan yang lebih tinggi). Molekul dipaksa untuk menempati ruang yang jauh lebih kecil, menghasilkan kepadatan lebih tinggi.

Jika kedua suhu dan tekanan menjadi cukup besar, fase cair dan fase gas memiliki kerapatan yang sama dan pada titik ini menjadi mustahil untuk membedakan antara dua fase. Yang menjadi batasan untuk perilaku ini adalah suhu kritis (T_c) dan tekanan kritis (P_c). Jika T > T_c dan P > P_c, super-kritis kondisi ada dan sampel dikatakan seorang super-kritis fluida.

Di bawah kondisi super-kritis, molekul-molekul dalam gas dipaksa untuk berada di dekat satu sama lain (sama seperti dalam cair) tidak karena ada cukup energi untuk mengatasi daya tarik antarmolekul tetapi karena ada cukup ruang untuk molekul untuk pergi dari satu sama lain (volume wadah terlalu kecil).

Dalam rangka untuk lebih menghargai efek ini, hati-hati memeriksa diagram fase dan sampel dalam silinder yang ditunjukkan di bawah ini. Warna mencerminkan sampel kepadatan sampel. Itu merah warna mewakili kerapatan yang relatif kecil (karakteristik dari gas) dan biru warna mewakili kerapatan yang relatif tinggi (karakteristik dari cairan).

1. Atur kondisi Point Sebuah (sampel akan berada dalam keadaan cair). Secara bertahap panas sampel, sehingga bergerak sepanjang yang isobarik garis dari Point Sebuah untuk B. Jalan ini melintasi garis fase, dan dengan demikian sebuah transisi fase diamati. Sementara menyeberangi garis fase Anda akan melihat baik cair dan gas tahapan dalam silinder pada waktu yang sama.
2. Reset kondisi Point Sebuah (sampel akan sekali lagi berada dalam keadaan cair).
3. Secara bertahap mengurangi volume (meningkatkan tekanan) dari sampel, sehingga bergerak sepanjang garis isotermal dari Point Sebuah untuk D. Apakah Anda mengamati fase transisi selama proses ini? Apa efek bergerak dari Point Sebuah untuk D?
4. Secara bertahap panas sampel, sehingga bergerak sepanjang garis dari Point isobarik D untuk C. Apakah Anda mengamati fase transisi selama proses ini? Apa efek bergerak dari Point D untuk C?
5. Bertahap meningkatkan volume (penurunan tekanan) dari sampel, sehingga bergerak sepanjang garis isotermal dari Point C untuk B. Melakukan perubahan ini sangat bertahap. Apakah Anda mengamati fase transisi selama proses ini? Ingatlah bahwa transisi fasa terjadi ketika dua fase yang berbeda hidup berdampingan pada kesetimbangan (yang akan diwakili oleh dua warna yang berbeda daerah dalam silinder). Apa efek bergerak dari Point C untuk B?

Pengamatan Anda harus menunjukkan bahwa gerakan dari Point Sebuah langsung ke Point B (melalui garis isobarik) menghasilkan perubahan fasa. Seseorang dapat memulai di titik yang persis sama (Point Sebuah) Dan perjalanan ke tujuan yang persis sama (Point B) Melalui rute Sebuah untuk D untuk C untuk B tanpa menghadapi sebuah fase transisi! Jelaskan bagaimana hal ini mungkin.

6. Apa nilai-nilai T_c dan P_c zat ini?

7. Di mana titik-titik, Sebuah, B, CAtau D, Adalah zat yang super-kritis fluida?

Lihat Lengkapnya

[+/-] Ringkasanya

Diagram Fase

Pengertian Diagram fase
Dalam kimia fisik, mineralogi, dan teknik material, diagram fase adalah sejenis grafik yang digunakan untuk menunjukkan kondisi kesetimbangan antara fase-fase yang berbeda dari suatu zat yang sama. Dalam matematika dan fisika, diagram fase juga mempunyai arti sinonim dengan ruang fase.

Tinjauan

Komponen-komponen umum diagram fase adalah garis kesetimbangan atau sempadan fase, yang merujuk pada garis yang menandakan terjadinya transisi fase.

Titik tripel adalah titik potong dari garis-garis kesetimbangan antara tiga fase benda, biasanya padat, cair, dan gas.

Solidus adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam keadaan padat. Likuidus adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam keadaan cair. Adalah mungkin terdapat celah di antara solidus dan likuidus; di antara celah tersebut, zat tersebut terdiri dari campuran kristal dan cairan.

Tipe-tipe diagaram fase

Diagram fase 2D

Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal, seperti air. Sumbu-sumbu diagram berkoresponden dengan tekanan dan temperatur. Diagram fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan atau sempadan fase antara tiga fase padat, cair, dan gas.

Penandaan diagram fase menunjukkan titik-titik di mana energi bebas bersifat non-analitis. Fase-fase dipisahkan dengan sebuah garis non-analisitas, di mana transisi fase terjadi, dan disebut sebagai sempadan fase.

Pada diagaram sebelah kiri, sempadan fase antara cair dan gas tidak berlanjut sampai tak terhingga. Ia akan berhenti pada sebuah titik pada diagaram fase yang disebut sebagai titik kritis. Ini menunjukkan bahwa pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan[1], yang dikenal sebagai fluida superkritis. Pada air, titik kritis ada pada sekitar 647 K dan 22,064 MPa (3.200,1 psi)

Keberadaan titik kritis cair-gas menunjukkan ambiguitas pada definisi di atas. Ketika dari cair menjadi gas, biasanya akan melewati sebuah sempadan fase, namun adalah mungkin untuk memilih lajur yang tidak melewati sempadan dengan berjalan menuju fase superkritis. Oleh karena itu, fase cair dan gas dapat dicampur terus menerus.

Sempadan padat-cair pada diagram fase kebanyakan zat memiliki gradien yang positif. Hal ini dikarenakan fase padat memiliki densitas yang lebih tinggi daripada fase cair, sehingga peningkatan tekanan akan meningkatkan titik leleh. Pada beberapa bagian diagram fase air, sempadan fase padat-cair air memiliki gradien yang negatif, menunjukkan bahwa es mempunyai densitas yang lebih kecil daripada air.

Sifat-sifat termodinamika lainnya

Selain temperatur dan tekanan, sifat-sifat termodinamika lainnya juga dapat digambarkan pada diagram fase. Contohnya meliputi volume jenis, entalpi jenis, atau entropi jenis. Sebagai contoh, grafik komponen tunggal Temperatur vs. Entropi jenis (T vs. s) untuk air/uap atau untuk refrigeran biasanya digunakan untuk mengilustrasikan siklus termodinamika seperti siklus Carnot dan siklus Rankine.

Pada grafik dua dimensi, dua kuantitas termodinamika dapat ditunjukkan pada sumbu horizontal dan vertikal. Kuantitas termodinamika lainnya dapat diilustrasikan dengan bertumpuk sebagai sebuah deret garis atau kurva. Garis-garis ini mewakili kuantitas termodinamika pada nilai konstan tertentu.

Diagram fase 3D

Adalah mungkin untuk membuat grafik tiga dimensi (3D) yang menunjukkan tiga kuantitas termodinamika. Sebagai contoh, untuk sebuah komponen tunggal, koordinat 3D Cartesius dapat menunjukkan temperatur (T), tekanan (P), dan volume jenis (v). Grafik 3D tersebut kadang-kadang disebut diagram P-v-T. Kondisi kesetimbangan akan ditungjukkan sebagai permukaan tiga dimensi dengan luas permukaan untuk fase padat, cair, dan gas. Garis pada permukaan tersebut disebut garis tripel, di mana zat padat, cair, dan gas dapat berada dalam kesetimbangan. Titik kritis masih berupa sebuah titik pada permukaan bahkan pada diagram fase 3D. Proyeksi ortografi grafik P-v-T 3D yang menunjukkan tekanan dan temperatur sebagai sumbu vertikal dan horizontal akan menurunkan plot 3D tersebut menjadi diagram tekanan-temperatur 2D. Ketika hal ini terjadi, permukaan padat-uap, padat-cair, dan cair-uap akan menjadi tiga kurva garis yang akan bertemu pada titik tripel, yang merupakan proyeksi ortografik garis tripel.

Lihat Lengkapnya

[+/-] Ringkasanya

Plasma Adalah Wujud Zat Keempat

Plasma adalah gas yang terionisasi, artinya gas tersebut sudah kehilangan elektron2nya. Kita tahu bahwa sebuah unsur terdiri atas elektron dan nukleus (yang terdiri atas proton dan neutron). Dalam zat padat, atom2 terikat satu sama lain membentuk molekul, yang masing2 terikat dalam suatu ikatan kimia yang kuat. Pada zat padat, molekul2 terikat dalam ikatan kimia lemah, dan dalam gas, molekul2 terpisah satu sama lain tanpa adanya ikatan kimia.

Nah dalam plasma, unsur2 tersebut tidak lagi bersatu membentuk molekul, dan unsur2 tersebut kehilangan elektron2nya. Jadi dalam plasma, yang ada adalah sebuah "sup" yang terdiri atas nukleus dan elektron.

Karena plasma memiliki banyak elektron bebas, maka plasma dapat menjadi konduktor yang baik sekali. Contoh plasma adalah lampu neon atau display komputer.

Dilihat dari skemanya adalah
padat ---dipanaskan--> cair ---dipanaskan---> gas ---dipanaskan--> plasma
jadi plasma tidak masuk dalam padat/cair/gas, karena itu plasma dianggap sebagai wujud ke empat

Dan ketika ada pertanyaan apa perbedaan plasma dengan api? maka api itu perubahan dari gas ke plasma... karena klo plasma adalah gas yang terionisasi dengan sempurna tetapi api masih terionisasi sebagian...
dan bukti bahwa plasma adalah gas yang terionisasi yaitu plasma dapat dikendalikan dengan medan magnet dan medan listrik. seperti pada ARC reactor, ITER reactor, dan reaktor2 fusi yang lain.....

Maka pantaslah plasma merupakan wujud zat keempat selain padat, cair, dan, gas.

Lihat Lengkapnya

[+/-] Ringkasanya

Perubahan kimia dan perubahan fisika

Perubahan fisika tidak ditandai dengan terbentuknya zat baru. Sedangkan perubahan kimia ditandai dengan terbentuknya zat baru.
Perubahan fisika lebih kita kenal sebagai perubahan wujud zat. Pada perubahan wujud zat, tidak ada zat baru yang terbentuk. Zat tersebut meski telah berubah wujudnya tetapi masih mempunyai rumus molekul kimia yang sama. Macam-macam perubahan fisika:



1. Mencair: perubahan wujud zat dari padat ke cair.
2. Menguap: perubahan wujud zat dari cair ke gas.
3. Menyublim: perubahan wujud zat dari gas ke padat/sebaliknya.
4. Mengembun: perubahan wujud zat dari gas ke cair.
5. Membeku: perubahan wujud zat dari cair ke padat.

Perubahan es mencair menjadi air adalah contoh perubahan fisika. Es dan air memiliki rumus molekul sama, yaitu H2O, sehingga tidak ada zat baru yang terbentuk.

Perubahan kimia kita kenal sebagai reaksi kimia ditandai dengan beberapa ciri:

1. perubahan warna.
2. perubahan suhu.
3. timbulnya endapan.
4. timbulnya gas.

Pada pembakaran bahan bakar bensin terjadi proses perubahan kimia. Jika bensin kita anggap terdiri dari oktana, terjadi reaksi pembakaran bensin:
C8H8(g) + 12 O2(g) ----> 8 CO2(g) + 4 H2O(g)
bensin + oksigen ----> karbondioksida + uap air
Terlihat bahwa terbentuk zat baru yaitu karbondioksida dan uap air yang memiliki rumus molekul berbeda dengan zat awal yaitu bensin dan oksigen.

Lihat Lengkapnya

[+/-] Ringkasanya