Pure Substances

PROPERTY ZAT MURNI DAN KARAKTERISTIK GAS IDEAL

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 T_2. Pemanasan dapat dilakukan pada tekanan konstan, banyaknya kalor yang diperlukan adalah yang besarnya sangat bergantung pada lintasan integral C_p (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 disebutintensif. 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.

Fase Zat

Fase merupakan besaran zat yang memiliki struktur fisika dan komposisi kimia yang seragam. Struktur fisika dikatakan seragam apabila zat terdiri dari gas saja, cair saja ataupun padat saja. Zat murni memiliki komposisi yang seragam dan tidak berubah. Zat murni dapat berada dalam beberapa fase:

·      Fase padat

·      Fase cair

·      Fase uap

·      Campuran kesetimbangan fase cair dan uap

·      Campuran kesetimbangan fase padat dan cair

·      Campuran kesetimbangan fase padat dan uap

      Pengertian Perubahan Fase Zat

Perubahan fase adalah proses perubahan bentuk suatu zat menjadi bentuk lain, salah satu faktor penyebab perubahan fase tersebut adalah kalor.

Setiap zat akan berubah apabila menerima panas (kalor). Es dipanaskan akan mencair. Air dipanaskan akan menguap menjadi uap air (gas). Apabila uap air didinginkan menjadi embun dan kembali menjadi air. Air didinginkan menjadi es. Perubahan wujud benda terjadi karena proses pemanasan dan pendinginan. Perubahan wujud itu dibagi menjadi beberapa macam.

      Berbagai Perubahan Fase Zat

1.      Mencair

Pencairan atau peleburan (kadang-kadang disebut fusi) adalah proses yang menghasilkan perubahan fase zat dari padat ke cair. Energy internal zat padat meningkat (biasanya karena panas) mencapai temperatur tertentu (disebut titik leleh) saat zat ini berubah menjadi cair. Benda yang telah mencair sepenuhnya disebut benda cair.

2.       Membeku

Membeku adalah proses perubahan wujud suatu zat daric air menjadi padat. Sebagai contoh, pada suhu tertentu air dapat membeku menjadi es. Proses membekunya suatu zat biasanya terjadi pada suhu yang rendah. Suhu ketika suatu zat cair berubah wujud menjadi padat dinamakan titik beku. Setiap benda memiliki titik beku yang berbeda-beda. Titik beku merupakan sifat fisika benda yang dapat digunakan untuk meramalkan bentuk zat pada suhu tertentu.

3.       Menguap

Menguap adalah proses perubahan wujud suatu zat dari bentuk cair menjadi gas atau uap. Suhu ketika suatu zat cair berubah menjadi uap disebut dengan titik uap. Ketika suatu zat cair dipanaskan pada tekanan normal (1 atm), maka pada suhu tertentu akan terlihat pada seluruh bagian zat cair timbul gelembung-gelembung yang bergerak ke atas dan kemudian pecah saat mencapai permukaan. Pada keadaan yang demikian, zat cair dikatakan mendidih. Ketika suatu zat cair mendidih, maka hamper tiap bagian zat segera berubah menjadi uap. Berdasarkan hal ini, maka titik uap sering disebut dengan titik didih. Sebagai contoh, air murni menddih ketika mencapai suhu +100 pada tekanan normal (1 atm) dan pada keadaan tersebut partikel-partikel air akan berubah menjadi gas.

4.       Mengembun

Kondensasi atau pengembunan adalah perubahan wujud benda ke wujud yang lebih padat seperti gas (atau uap) menjadi cairan. Kondensasi terjadi ketika uap didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi (yaitu tekanan yang ditingkatkan) menjadi cairan, atau mengalami kombinasi dari pendinginan dan kompresi. Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut kondensat.

5.       Menyublim

Sublimasi adalah perubahan wujud dari padat ke gas tanpa mencair terlebih dahulu. Misalkan es yang langsung menguap tanpa mencair terlebih dahulu. Pada tekanan normal, kebanyakan benda dan zat memiliki tiga bentuk yang berbeda pada suhu yang berbeda-beda. Pada kasus ini transisi dari wujud padat ke gas membutuhkan wujud antara. Namun untuk beberapa antara, wujudnya bisa langsung berubah ke gas tanpa harus mencair. Ini bisa terjadi apabila tekanan udara pada zat tersebut terlalu rendah untuk mencegah molekul-molekul ini melepaskan diri dari wujud padat.

6.       Mengkristal

Desublimasi adalah proses pengkristalan di mana hal ini terjadi karena proses mengerasnya / membekunya suatu benda yang memiliki zat-zat tertentu dan memiliki unsur-unsur zat yang dapat memberikan warna saat mengeras dan jika dilihat seperti warna Kristal. Hal ini adalah lawan dari sublimasi.