THE EQUILIBRIUM STATE OF DILUTE GAS MIFTAHUL JANNAH 111810201035 JURUSAN FISIKA FMIPA UNIVERSITAS JEMBER

Persamaan Kesetimbangan Uap Cair (VLE) Sederhana Ketika termodinamika diterapkan untuk kesetimbangan uap cair, tujuannya adalah menentukan temperatur, tekanan dan komposisi fasa dalam kesetimbangan dengan perhitungan. Dua model yang paling sederhana adalah Hukum Raoult dan Hukum Henry. Penjabarannya yaitu sebagai berikut :

Hukum Raoult Dua asumsi utama yang diperlukan untuk mereduksi perhitungan VLE terhadap hukum Raoult adalah: Fasa uap adalah gas ideal Fasa cair adalah larutan ideal

Asumsi pertama bahwa hukum Raoult dapat diterapkan untuk tekanan rendah sampai menengah. Penerapan kedua bahwa ini memiliki perkiraan validasi hanya ketika komponen yang menyusun sistem sama secara kimia. Hanya saja sebagai gas ideal yang menjalani perilaku seperti gas nyata pada keadaan standart yang dapat diperbandingkan, larutan ideal merepresentasikan perilaku menuju perilaku larutan nyata yang dapat diperbandingkan. Perilaku larutan ideal sering diperkirakan dengan fasa cair dimana spesies/komponen molekular tidak terlalu berbeda dalam ukuran dan sifat kimianya sama.

Ekspresi matematis yang merefleksikan dua asumsi dan memberi ekspresi kuantitatif terhadap hukum Raoult adalah Dimana xi adalah mol fraksi fase cair, yi adalah mol fraksi fase uap dan Pisat adalah tekanan uap murni spesies I pada temperatur sistem. Model sederhana untuk VLE persamaan 1 menyediakan deskripsi relistis perilaku aktual untuk sistem yang relatif kecil. Namu demikian, ini berguna untuk menampilkan sistem yang lebih kompleks.

Hukum Henry Aplikasi hukum Raoult untuk spesies I memerlukan Pisat pada temperatur aplikasi dan oleh karena itu tidak sesuai untuk spesies yang memilki temperatur kritis kurang dari temperatur aplikasi. Jika suatu sistem uadara kontak dengan cairan air diperkirakan pada kesetimbangan,selanjutnya udara dijenuhkan dengan air. Fraksi mol uap air dalam udara biasanya ditemukan dari hukum Raoult yang diterapkan ke air dengan asumsi bahawa tidak ada udara yang terlarut dalam fasa cair. Oleh karena itu, cairan air dianggap murni (x2=1) dan hukum Raoult untuk air (spesies ) menjadi y2P= Pisat .

Pada 25oC dan tekanan atmosferik, persamaan ini menghasilkan: diamana tekanan dalam satuan kPa dan P2sat dari tabel steam.

Jika kita akan menghitung fraksi mol udara yang terlarut dalam air, hukum Rault tidak dapat diterapkan, karena temperatur kritis udara lebih rendah dari 25oC. Permasalahan ini dapat diselesaikan dengan hukum Henry, diterapkan untuk tekanan cukup rendah yang fasa uapnya dapat diasumsikan sebagai gas ideal. Untuk spesies yang ada sangat encer dalam fasa cair, hukum Henry kemudian menyatakan bahwa tekanan parsial spesies dalam fasa uap adalah perbandingan langsung terhadap mol fraksi cairannya. Oleh karena itu; yiP = xiΗi diamana Hi adalah konstanta Henry.

Contoh Permasalahan Asumsikan bahwa air karbonat hanya mengandung CO2 dan H2O, tentukan komposisi uap dan cairan dalam kaleng soda tersegel dan tekanan yang mendorong kaleng pada 10oC. Konstanta Henry untuk CO2 dan air pada 10oC sekitar 990 bar. Penyelesaian: Ambil spesies 1 sebagai CO2 dan spesies 2 sebagai air. Hukum Henry untuk spesies 1 dan hukum Rault untuk spesies 2 ditulis:

persamaan tersebut dijumlahkan menghasilkan : Asumsikan untuk sesaat bahwa fraksi mol CO2 dalam cairan adalah 0,01. Dengan H1 = 990 bar dan P2sat = 0,01227 bar (dari tabel steam pada 10oC), P = (0,01)(990) + (0,99) (0,01227) = 9,912 bar Hasil ini digunakan dalam hukum henry untuk menentukan nilai baru x1. Dengan y1≈ 1, yang sesuai dengan asumsi awal.

Selanjutnya dengan hukum Rault persamaan (1) untuk spesies 2 ditulis, Selanjutnya y1 = 1- y2 = 1 – 0,0012 = 0,9988, dan fasa uap mendekati CO2 murni, sebagaimana yang diasumsikan.

TERIMAKASIH