Titik kritis (termodinamika)

Foto fase cair dari etana pada kondisi subkritis (Gambar 1). Pada kondisi kritis (Gambar 2), yang dicapai pada suhu 32.17 °C dan tekanan 48.72 bar, etana terlihat keruh (fase gas dan cair bersamaan). Gambar 3 menunjukkan etana pada kondisi superkritis.^[1]

Dalam termodinamika, titik kritis adalah titik akhir kurva kesetimbangan fasa. Contoh yang paling umum adalah titik kritis uap-cair, titik akhir kurva suhu-tekanan yang menunjukkan kondisi dimana fasa uap dan cair dapat bersama. Pada titik kritis, didefinisikan dengan temperatur kritis T_c dan tekanan kritis p_c, batas-batas fasa akan hilang.

Diagram fase yang umum, titik-titik hijau menunjukkan anomali air

Pada saat mendekati temperatur titik kritis, properti gas dan cairan menjadi sama, fase ini disebut Fluida superkritikal. Di atas titik kritis cairan tidak dapat terbentuk dengan menambah tekanan, tetapi dengan menambah tekanan yang cukup bahan padat bisa terbentuk. Tekanan kritis adalah tekanan uap pada titik kritis. Untuk diagram yang menunjukkan properti termodinamika sebuah bahan, titik di mana temperatur kritis dan tekanan kritis bertemu dinamai Titik kritis dari bahan itu. Molar kritis adalah volume dari satu mol sebuah bahan pada suhu kritis dan tekanan kritis.

Definisi matematika

Pada sebuah bahan murni, terdapat titik infleksi pada isoterm kritis di sebuah diagram pV. Ini berarti pada titik kritis:

\left({\frac {\partial p}{\partial V}}\right)_{T}=\left({\frac {\partial ^{2}p}{\partial V^{2}}}\right)_{T}=0.

Relasi ini bisa dipakai untuk mengevaluasi dua parameter dari persamaan fase menurut sifat kritisnya.

Kadang-kadang persamaan dapat disederhanakan menjadi kira-kira:

T_{r}=T/T_{c}\,

p_{r}=p/p_{c}\,

V_{r}=V/V_{c}\,

prinsip fase yang bersangkutan menunjukkan bahwa substansi tersebut pada tekanan dan suhu yang telah dikurangi dengan ekuivalen mempunyai volume yang ekuivalen. Persamaan ini kira-kira relevan untuk beberapa substansi, tetapi menjadi sangat tidak akurat untuk p_r berharga tinggi.

Tabel titik kritis dari beberapa bahan

Substansi^[2]^[3]	Suhu kritis (°C)	Suhu kritis (K)	Tekanan kritis (atm)	Tekanan kritis (MPa)
Argon	−122.4	150.8	48.1	4.870
Ammonia [1]	132.4	405.6	111.3	11.28
Bromin	310.8	584	102	10.340
Klorin	143.8	417	76.0	7.700
Fluorin	−128.85	144.3	51.5	5.220
Helium	−267.96	5.19	2.24	0.227
Hidrogen	−239.95	33.2	12.8	1.297
Kripton	−63.8	209.4	54.3	5.500
Neon	−228.75	44.4	27.2	2.760
Nitrogen	−146.9	126.2	33.5	3.390
Oksigen	−118.6	154.6	49.8	5.050
CO₂	31.04	304.1	72.8	7.377
H₂SO₄	654	927	45.4	4.6
Xenon	16.6	289.7	57.6	5.840
Lithium	2,950	3,223	65.2	6.700
Raksa	1,476.9	1,750	1,587	172
Besi	8,227	8,500
Emas	6,977	7,250	5000	530
Aluminium	7,577	7,850
Wolfram	15,227	15,500
Udara^[4]^[5]	373.946	647.096	217.7	22.059

Bacaan lebih lanjut

"Critical Temperature and Pressure" (HTML). Department of Chemistry. Purdue University. Diakses tanggal 2006-12-03.
Hagen Kleinert and Verena Schulte-Frohlinde, Critical Properties of φ⁴-Theories, World Scientific (Singapur, 2001) Diarsipkan 2008-02-26 di Wayback Machine.; Paperback ISBN 981-02-4658-7 (baca online here)

Referensi

^ Horstmann, Sven (2000) (dalam bahasa de). Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Hochdruckphasengleichgewichtsverhalten fluider Stoffgemische für die Erweiterung der PSRK-Gruppenbeitragszustandsgleichung (Tesis Ph.D.). Carl-von-Ossietzky Universität Oldenburg. ISBN 3-8265-7829-5.
^ Emsley, John (1991). The Elements (edisi ke-(Second Edition)). Oxford University Press. ISBN 0-19-855818-X.
^ Thermodynamics: An Engineering Approach (edisi ke-(Fourth Edition)). McGraw-Hill. 2001. hlm. 824. ISBN 0-07-238332-1.
^ "Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam". Erlangen, Germany. International Association for the Properties of Water and Steam. September 1997. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2018-12-25. Diakses tanggal 2006-12-03.
^ "Critical Temperature and Pressure". Purdue University. Diakses tanggal 2006-12-19.

"Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam" (PDF). International Association for the Properties of Water and Steam. August 2007. Diakses tanggal 2009-06-09.

Pranala luar

"Critical points for some common solvents". ProSciTech. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2008-01-31. Diakses tanggal 2016-02-07.
"Critical Temperature and Pressure". Department of Chemistry. Purdue University. Diakses tanggal 2006-12-03.