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 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, 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.
=
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 pula
CALPHAD (metode)
Peleburan kongruen dan Peleburan tak kongruen
Kaidah
fase Gibbs
Mekanika Hamiltonan
Referensi
Pranala luar
Iron-Iron Carbide Phase
Diagram Example Diarsipkan 2008-02-16 di Wayback Machine.
How to build a phase
Diagram
Phase Changes: Phase Diagrams: Part 1 Diarsipkan 2009-05-16 di Wayback Machine.
Equilibrium Fe-C phase
Diagram Diarsipkan 2006-04-27 di Wayback Machine.
Phase diagrams for lead free solders Diarsipkan 2009-07-27 di Wayback Machine.
