Zat murni adalah zat yang mempunyai komposisi kimia yang tetap dan homogeny. Zat murni kebanyakan mengandung lebih dari satu fase, tetapi komposisi kimianya sama untuk semua fase. Misalnya, cairan air, campuran dari cairan air dan uap air, atau campuran dari padatan es dan cairan air adalah zat murni karena setiap fase mempunyai komposisi kimia sama. Namun, campuran udara cair dan udara gas bukan merupakan zat murni karena komposisi fase udara cair dan udara gas bukan merupakan zat murni karena komposisi fase udara cair berbeda dengan udara uap. Seringkali zat murni disebut zat yang dapat termampatkan sederhana.
ZAT MURNI (PURE SUBSTANCE) Merupakan zat yang mempunyai komposisi kimia yang tetap (stabil), misalnya : air (water) , nitrogen, helium, dan CO2. Zat murni bisa terdiri dari satu elemen kimia (N2 ) maupun campuran (udara).Campuran dari beberapa fase zat murni adalah zat murni, contohnya campuran air dan uap air. Tetapi campuran dari udara cair dan gas bukan zat murn karena susunan kimianya berubah atau berbeda.
FASE dari ZAT MURNI
Diidentifikasi berdasarkan susunan molekulnya.
• Solid (padat) : jarak antar molekul sangat dekat sehingga gaya tarik antar molekul sangat kuat, maka bentuknya tetap. Gaya tarik antara molekulmolekul cenderung untuk mempertahankannya pada jarak yang relatif konstan.Pada temperatur tinggi molekul melawan gaya antar molekul dan terpencar.
• Liquid (cair) : Susunan molekul mirip dengan zat padat , tetapi terhadap yang lain sudah tidak tetap lagi. Sekumpulan molekul akan mengambang satu sama lain.
• Gas : Jarak antar molekul berjauhan dan susunannya acak. Molekul bergerak secara acak.
PERUBAHAN FASA dari ZAT MURNI
Semua zat murni mempunyai mempunyai kelakuan umum yang sama. Sebagai contoh air (water).
State 1 : Pada state ini disebut compressed liquid atau subcooled liquid. Pada state ini penambahan panas hanya akan menaikkan temperatur tetapi belum menyebabkan terjadi penguapan (not about to vaporize).
State 2 : Disebut saturated liquid (cairan jenuh). Pada state ini fluida tepat akan berubah fasenya. Penambahan panas sedikit saja akan menyebabkan terjadi penguapan (about to vaporize). Akan mengalami sedikit penambahan volume.
State 3 : Disebut “Saturated liquid - vapor mixture” (campuran uap - cairan jenuh). Pada keadaan ini uap dan cairan jenuh berada dalam kesetimbangan. Penambahan panas tidak akan menaikkan temperatur tetapi hanya menambah jumlah penguapan.
State 4 : Campuran tepat berubah jadi uap seluruhnya, disebut “saturated vapor” (uap jenuh). Pada keadaan ini pengurangan panas akan menyebabkan terjadi pengembunan (“about to condense”).
State 5 : Disebut “superheated vapor” (uap panas lanjut). Penambahan panas akan menyebabkan kenaikkan suhu dan volume.
Kadang-kadang campuran gas seperti udara dianggap sebagai zat murni sepanjang tidak ada perubahan fase karena udara mempunyai beberapa karakteristik zat murni.
Salah satu alasan penting untuk memperkenalkan konsep zat murni adalah keadaan zat murni didefinisikan oleh dua sifat bebas. Sebagai contoh misalkan uap bermassa konstan berada dalam bejana yang dilengkapi peralatan sedemikian rupa sehingga tekanan, volume, dan suhunya dapat diukur dengan mudah. Jika volumenya kita tetapkan pada suatu harga suhu tertentu yang kita pilih, nilai tekanan tidak dapat diubah. Sekali kita sudah menetapkan harga volume dan suhu, harga tekanan dalam kesetimbangan diperoleh secara alami. Jadi di antara tiga koordinat termodinamik p, V dan T hanya dua yang merupakan sifat bebas.
Sistem yang keadaannya ditentukan oleh dua sifat bebas disebut sistem sederhana. Walaupun tidak ada sistem yang benar-benar sederhana namun banyak sistem yang dapat dimodelkan sebagai sistem sederhana untuk keperluan analisis termodinamika. Contoh sistem sederhana adalah sistem termampatkan sederhana. Zat murni merupakan zat yang digunakan dslam sistem termampatkan sederhana oleh karena itu zat murni seringkali disebut sebagai zat termampatkan sederhana.
Untuk lebih memahami istilah sifat bebas, kita tinjau keadaan cairan jenuh dan uap jenuh dari zat murni. Suhu dan tekanan cairan jenuh dan uap jenuh dari zat murni adalah sama, akan tetapi keadaan keduanya benar-benar tidak sama. Oleh karena itu kita katakana bahwa dalam keadaan jenuh, suhu dan tekanan bukan merupakan dua sifta yang saling bebas. Dua sifat bebas seperti tekanan dan volume jenis, atau tekanan dan kualitas digunakan untuk menentukan keadaan dari zat murni.
Sifat sistem, adalah cirri umum dari sistem yang mempunyai nilai. Nilai sifat ini seringkali dapat diukur secara langsung seperti tekanan p, volume V, dan suhu T. dalam termodinamika terdapat besaran yang bukan merupakan sifat sistem kerja dan kalor. Keduanya merupakan sesuatu yang diterapkan terhadap suatu sistem untuk menghasilkan berbagai perubahan sifat. Misalkan mula-mula sistem mempunyai suhu T1 kemudian suhunya dinaikkan menjadi T2. Pemanasan dapat dilakukan pada tekanan konstan, banyaknya kalor yang diperlukan adalah yang besarnya sangat bergantung pada lintasan integral Cp (T). Karena kalor bergantung pada lintasan, kalor bukanlah sifat sistem.
Sifat sistem digolongkan menjadi dua yaitu ekstensif dan intensif. Katakan terdapat suatu sistem yang dapat dibagi menjadi beberapa subsistem atau bagian. Jika harga sifat seluruh sistem sama dengan jumlah harga sifat subsistem atau bagian, sifat disebut ekstensif, besaran seperti volume total dan energi total adalah sifat ekstensif. Dan apabila harga sifat seluruh sistem tidak sama dengan jumlah harga sifat subsistem atau bagian, sifat ini disebut intensif. Besaran seperti suhu, tekanan dan rapat massa merupakan sifat intensif.
Sebarang besaran ekstensif apabila dibagi dengan massa atau jumlah mol menjadi besaran intensif. Pada umumnya persamaan termodinamika dinyatakan dalam besaran intensif karena persamaan menjadi tidak bergantung pada massa sistem. Perbandingan antara besaran ekstensif suatu sistem terhadap massa sistem disebut harga jenis rerata dari sistem. Besaran ekstensif dituliskan dengan huruf besar dan harga jenis dituliskan dengan huruf kecil.
Spesifikasi keadaan (state) dari sistem termodinamik bergantung pada sifat-sifat alami dari sistem seperti tekanan, suhu, volume dan masa.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar