Perubahan Fase Zat dan Persamaan Clausius Clapeyron

1. Hitunglah efek pada potensial kimia, pada penambahan tekanan dari 1,00 bar menjadi 2,00 bar terhadap es dan air pada temperature 0℃ (rapatnya adalah 0,917 g cm-3dan 0,999 g cm-3 ).Pembahasan:Perubahan potensial yang tak dimamfaatkan adalah

∆ μ=V m ∆ pVolume molar es dan air (dengan massa molar 18,02 g mol-1) adalah 19,7 cm mol-1dan 18,0 cm3 mol-1; Oleh karena itu∆ μ (es) = 1,97× 10-5 m3 mol-1× 1,00 × 105 Pa

= +1,97 Jmol-1

∆ μ (air) = 1,80× 10-5 m3 mol-1× 1,00 × 105 Pa = +1,80 Jmol-1

Potensial kimia es naik melebihi potensial kimia air, sehingga jika semula air dan es dalam kesetimbangan, akan ada kecenderungan bagi es untuk meleleh.

Sumber

Atkins, P W.1996.Kimia Fisika. Jakarta:Erlangga.

Halaman 151:6.1

2. Hitung persentase kenaikan tekanan uap cair untuk kenaikan tekanan 10 bar pada temperature 25℃.

Pembahasan:p−p¿

p¿ ×100 %=V m ∆ P

RT×100 %=1,807 ×10−5 m3 mol−1 ×1,0 ×106 Pa

8,314 J K−1mol−1 ×298 K×100 %=0,73 %

sumberAtkins, P W.1996.Kimia Fisika.Jakarta:Erlangga. Halaman 153:6.2

3. Sebuah termometer hambatan platina tertentu mempunyai hambatan R sebesar 90,35 ohms bila pentolan (bulb) termometer

ditempatkan di dalam sebuah sel titik tripel. Temperatur berapakah yang didefinisikan jika pentolan tersebut ditempatkan di dalam sebuah lingkungan sehingga hambatannya 96,28 ohms?

Solution:

T (X) = 273,16 K X

X tp

273,16 K 96,2890,35 = 280,6 K

SumberSilaban, Pantur. dkk. 1994. Fisika, Edisi Ke Tiga. Bandung: Erlangga

4. Misalkan tabel-tabel uap dimulai dari 𝑃𝑠𝑎𝑡=2 𝑘𝑃𝑎 (𝑇𝑠𝑎𝑡=17,5℃) dan kita menginginkan 𝑇𝑠𝑎𝑡 pada 𝑃𝑠𝑎𝑡=1 𝑘𝑃𝑎.Prediksikan 𝑇𝑠𝑎𝑡 dan bandingkan dengan nilai dari tabel-tabel uap.

Pembahasan:

Karena tekanan cukup rendah,kita akan mengasumsikan bahwa vg >> vf dan bahwa vg diberikan oleh hukum gas ideal.Dengan demikian nilai-nilai untuk hfg pada Psat=4𝑘𝑃𝑎,3 𝑘𝑃𝑎,𝑑𝑎𝑛 2 kPa,kita mengasumsikan bahwa 𝑃𝑠𝑎𝑡=1 kPa, hfg =2480 kJ/kg, maka

ln(𝑃2𝑃1)=hfg𝑅(1𝑇1−1𝑇2)𝑠𝑎𝑡

ln(12)=24800,462(1290,5−1𝑇2)𝑠𝑎𝑡 𝑇2=280 𝐾 𝑎𝑡𝑎𝑢 7,0℃Sumber

Potter,Merle C dan Craig W.S.2011.Termodinamika Teknik. Jakarta:Erlangga.

Hal 229:11.4

5. Hitunglah perubahan tekanan per derajat pada kesetimbangan padat-cair dari air pada titik beku. d ( es)=0,9168 kgdm−3 , d (air )=0,9998 kgdm−3 ,∆ S lebur=22 EUPembahasan:

V (es)¿(18 gmol−1 )(10−3 kgg−1)

(0,9168 kg dm−3)=19,634 x 10−3 dm−3

V (air)¿(18 g mol−1 ) (10−3 kg g−1)

0,9998 kg dm−3 =18,004 ×10−3 dm3mol−1

∆ p=∆ Slebur

V l−V s∆ T=

(22 J K−1 mol−1 ) (−1 K )(18,004−19,634 )×10−3 dm3 mol−1

¿13,494 ×103 J dm3=13,494 ×106 N m−2=133 atm

Sumber

Dogra, S K.1990.Kimia Fisik dan Soal-soal.Jakarta:Universitas Indonesia.

Halaman 447:14.2

6. Kerapatan larutan air dan uap air pada titik didih normal adalah 0,958 dan 5,98×10−4 kg dm-3, dan perubahan dalam entropi penguapan adalah 108,99 EU. Hitung perubahan tekanan untuk perubahan temperature satu derajat.

Pembahasan:

V l=M .W

d=18 ×10−3kg mol−1

0,958 kgdm−3 =18,79 ×10−3dm3 mol-1

V v=M .W

d= 18 ×10−3 kg mol−1

5,98 ×10−4 kgdm−3 =30,1dm3 mol-1

dpdT

= ∆ p∆T

=Sv−Sl

V v−V l= 108,99 J K−1mol−1

(30,1−0,0188 )dm3 mol−1 =3,6233 J dm−3 K−1

∆ p = (3,6233 J dm-3 K-1)(1 K)

= 3,6233 J dm-3= 3,6233 × 103 N m-2

Sumber

Dogra, S K.1990.Kimia Fisik dan Soal-soal.Jakarta:Universitas Indonesia.

Halaman 447:14.3

7. Tentukan batas fase es/ cairanuntuk air pada temperature antara -1

℃ dan 0℃!

Pembahasan:

Menggunakanpersamaanp=p¿+∆ H fus TT ¿ ∆V fus

sebagai titik tetap

mengambil titik leleh normal pada p¿=¿1,0 atm (≈1,0 bar) dan

T ¿=¿273,15 K. Dari Tabel 2.2 kita mempunyai∆ H fus=¿ +6,008 kJ

mol-1dan∆ V m=¿1,7 cm3 mol-1. Oleh karena itu,

p/ ¿̄ 1,0−3,53 ×104 ln T273,15 K

Rumus ini menghasilkan nilai-nilai sebagai berikut.

° /℃ -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0p/ ¿̄ 130 105 79 53 27 1

Sumber

Atkins, P W.1996.Kimia Fisika.Jakarta:Erlangga.

Halaman 155:6.3