Minggu, 11 September 2011

makalah pbt joko


MAKALAH
DIAGRAM  FASA

Makalah dibuat  untuk memenuhi  tugas  pengatahuan bahan taknik 1
                                    Oleh :
1.      Joko  Setio Purnomo                          


                                        
Dosen Pembimbing:
WIRDA NOVARIKA AK .ST. ,MM

POLITEKNIK  NEGERI  SRIWIJAYA
2011


KATA PENGANTAR

Puji  syukur  penulis  panjatkan  kahadirat  Allah  SWT, karena  berkat rahmat  dan hidayah-Nya penyusun  dapat  menyelesaikan makalah pengatahuan bahan teknik  yang berjudul “ DIAGRAM  FASA “  dengan  baik  , lancar  , dan sebagai mana mesti nya . penuulis  juga mengecapkan  anyak  terimakasi  kapada  semua  pihak   yan telah  banyak membantu  sehingga  makalah  ini  selesai  sebagaimana  mesti nya.
Penulis  menyusun  makalah  diagram fasa   berdasarkan   hasil  pembelejaran   yang di dapat di kelas  dan  dari  berbagai  referinsi  yang penulis dapatkan. Adapun  tujuan pembuatan  makalah  adalah untuk  memenuhi  tugas  mata kuliah  pengatahuan bahan  teknik.
Penulis  menyadari  masih  banyak  kekurangan ataupun  kesalahan   baik yang  berhubungan  dengan  materi maupun  sistemstik  penulisan , untuk  itu  kritik  dan saran  yang mendukung sangat penulis  harapkan demi  perbaikan  dan  kesempurnaan  makalah  ini. 
Akhir  kata  penulis  berharap  makalah  ini dapat  digunakan sebagai mana mestinya  dan  dapat bermanfaatbagi maha siswa dan  pembaca pada  umumnya






                                                                                                                               Palembang  ,juni 2010



                                                                                                                             Penulis



                                                                                Bab 1
PENDAHULU

1.1  LATAR  BELAKANG

Dengan semakin berkembangnya teknologi  industry  saat ini , tidak bisa mengesampingkan pentingnya pegunaan logam sebagai  kompone utama produksi suatu barang , mulai dari kebutuhan yang paling sederhana seperti alat-alat rumah tangga sehingga konstruksi  bangunan dan konsrksi  pemesinan . Hal  ini menyebabkan pemakaian bahan –bahan logam seperti besi cor , baja , alumanium  dan lainnya  menjadi semakin  meningkat  sehingga dapat  dikatakan tanpa pemanfaatan logam  kemajuan  peradaban  manusia tidak mukin terjadi.

Maka dari itu  kita harus mengetahui  sifat –sifat logam diantara sifat itu adalah sifat fisika dan sifat kimia pada logam.  Tetapi kami hanya menjelaskan sifat fisika logam yaitu titik leleh logam .  kami  akan menjelaskan hal tersebut  menggunakan diagram fasa dari masing –masing  jenis logam.

1.2  RUMUSAN  MASALAH
Pada bab ini  penulis menggarap  suatu makalah berjudul   “DIAGRAM  FASA “ karena sangat penting untuk  diketahui bagi mahasiswa teknik  kuhsusnya  mahasiswa  teknik mesin  guna  untuk menambah  pengatahuan tentang ilmu  bahan  teknik .

1.3  TUJUAN PENULISAN
·         Menambah  wawasan tentang  ilmu  bahan .
·         Dapat memahami  tentang  sifat – sifat   logam .
·         Mempermudah  dalam pemilihan jenis logam yang akan digunakan pembentukan  sebuah konstruksi permesinan atau yang lain  .
·         Dapat mengagambarkan suatu  diagram fasa dari suatu jenis logam.

1.4  MANFAAT  PENULISAN
·         Sebagai sarana untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa akan ilmu  bahan .
·         Guna  membantu mahasiswa  memilih  suatu bahan .


Bab 2
LANDASAN TEORI

2.1 PENGERTIAN  DIAGRAM  FASA
Apa itu Diagram Fasa?
Di dalam konteks ilmu logam ( material ) diagram fasa merupakan suatu pemetaan dari kondisi logam atau paduan dengan dua variabel utama umumnya ( konsentrasi dan temperatur ). Diagram fasa merupakan suatu kumpulan kurva limit kelarutan. Secara umum ada 2 jenis diagram fasa yang dipakai, yaitu : diagram fasa biner ( terdiri atas 2 unsur logam ) dan diagram fasa terner ( terdiri atas 3 unsur logam ). Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu  dan tekanan. Dalam diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar sistem.
Pemahaman Anda tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman hukum fasa Gibbs, hubungan yang diturunkan oleh fisikawan-matematik Amerika Josiah Willard Gibbs (1839-1903) di tahun 1876. Aturan ini menyatakan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup, jumlah variabel bebas-disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen C ditambah 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni,
                                                  F=C+2-P …

Dalam kimia ,fisik ,mineralogi, dan teknik material, diagram fase adalah sejenis  grafik yang digunakan untuk menunjukkan kondisi  kesetimbangan  antara  fase-fase  yang  berbeda  dari s uatu  zat yang sama. Dalam matematika dan fisika, diagram fase juga mempunyai arti sinonim dengan ruang fase.

2.2  MACAM  - MACAM  DIAGRAM  PADUAN
              
§  Diagram  Fe – Fe3C.
§  Diagram  paduan  larutan  sempurna  dalam keadaan cair lartan  sebagian  dalam  keadaan padat .
§  Diagram paduan yang larut sempurna  dalam keadaan cair tetapi tidak larut dalam  keadan padat dan membentuk senyawa.
§  Diagram  paduan yang larut sempurna dalam keadaan cair tetapi tidak larut dalam keadan padat
§  Diagram yang  larut sempurna  dalam keadaan  cair maupun padat .


2.3  FUNGSI  DIAGRAM  FASA
Bahwa untuk membuat suatu produk tertentu misalnya : mobil terdiri atas bermacam macam komposisi logam atau material. Mulai dari blok mesin, rangka, mesin pendingin, pompa dan komponen lainnya yang menjadikannya sebuah mobil dengan desain oke dan trendy berdasarkan dengan diagram fasa yang menjabarkan berbagai jenis karakteristik logam yang meliputi : kekuatan, keuletan, kekerasan, dan ketangguhannya.
Gambar :  blok mesin

Atau mungkin pembuatan turbin pesawat terbang yang sangat rumit, sangat memperhatikan faktor keselamatan dan daya guna dengan berdasarkan pada perhitungan yang matang dan pemilihan material logam dengan sangat hati-hati dan akurat, yang selalu berdasarkan pada diagram fasa logam sebagai faktor penentu pada saat proses desain, perhitungan, dan pembuatannya supaya bisa digunakan serta dimanfaatkan secara maksimal.
Gambar  : turbin pesawat


2.4 DIAGRAM  FASA  / DIAGRAM  KESETIMBANGAN
Pada umumnya logam tidak berdiri sendiri atau keadaan murni, tetapi lebih banyak dalam keadaan dipadu atau logam paduan dengan kandungan unsur-unsur tertentu sehingga struktur yang terdapat dalam keadaan setimbang pada temperatur dan tekanan tertentu akan berlainan.Kombinasi dua unsur atau lebih yang membentuk paduan logam akan menghasilkan sifat yang berbeda dari logam asalnya. Tujuan pemaduan = untuk memperbaiki sifat logam  .  Sifat yang diperbaiki adalah kekuatan, keuletan, kekerasan, ketahanan korosi, ketahanan aus, ketahanan lelah, dll.
Fasa pada suatu material didasarkan atas daerah yang berbeda dalam struktur atau komposisi dari daerah lainnya. Fasa =  bagian homogen dari suatu sistem yang memiliki sifat fisik dan kimia yang seragam. Untuk mempelajari paduan dibuatlah kurva yang menghubungkan antara fasa, komposisi dan temperatur.Diagram fasa adalah suatu grafik yang merupakan representasi tentang fasa-fasa yang ada dalam suatu material pada variasi temperatur, tekanan dan komposisi.
Pada umumnya diagram fasa dibangun pada keadaan kesetimbangan (kondisinya adalah pendinginan yang sangat lambat). Diagram ini dipakai untuk mengetahui dan memprediksi banyak aspek terhadap sifat material.
Informasi penting yang dapat diperoleh dari diagram fasa adalah:
1. Memperlihatkan fasa-fasa yang terjadi  pada perbedaan komposisi dan temperatur  dibawah      kondisi  pendinginan  yang  sangat lambat.
2. Mengindikasikan kesetimbangan kelarutan padat  satu  unsur  atau  senyawa pada unsur lain.
3. Mengindikasikan   pengaruh  temperatur  dimana   suatu    paduan  dibawah   kondisi kesetimbangan   mulai   membeku   dan   pada  rentang temperatur tertentu  pembekuan terjadi.
4. Mengindikasikan  temperatur  dimana  perbedaan  fasa-fasa  mulai mencair.
Jenis pemaduan:
1. Unsur logam + unsur logam
    Contoh: Cu + Zn; Cu + Al; Cu + Sn.
2. Unsur logam + unsur non logam
    Contoh: Fe + C.










Contoh-contoh pemaduan:

Gambar : gabungan air dan alkohol
Gambar : gambungan minyak dan air
Gambar: gabungan air dan gula

Pemaduan terjadi akibat adanya susunan atom sejenis ataupun ada distribusi atom yang lain pada susunan atom lainnya.
Jika ditinjau dari posisi atom-atom yang larut, diperoleh dua jenis larutan padat:
1. Larutan padat substitusi
Adanya atom-atom terlarut yang menempati kedudukan atom-atom pelarut.
2. Larutan padat interstisi
Adanya atom-atom terlarut yang menempati rongga-rongga diantara kedudukan atom/sela antara.


Untuk mengetahui kelarutan padat suatu unsur dalam unsur lainnya, Hume-Rothery mensyaratkan sebagai berikut:
  1.  Yang  mempengaruhi  terbentuknya  jenis   kelarutan   ditentukan
     oleh faktor geometri (diameter atom dan bentuk sel satuan).
Jenis kelarutan:
          A + B               C (sel satuan sama)
 (kelarutan yang tersusun disebut kelarutan sempurna)
 Dimana sifat C ¹ sifat A atau B
          Jika A dan B memiliki sel satuan  yang berbeda
       a. A + B                A’ (dimana A yang dominan)
                                    B’ (dimana B dominan)
            kelarutan yang tersusun disebut larut sebagian
       b. A + B                          A + B (tidak larut)
2. Larut  padat  substitusi/interstisi  ditentukan  oleh   faktor   diameter
    atom.
Jika perbedaan diameter atom yang larut dibandingkan atom pelarut lebih kecil dari 15%, maka kelarutan yang terjadi adalah larutan   padat substitusi.
Jika perbedaan diameter atom yang larut dibandingkan atom pelarut lebih besar dari 15%, maka kelarutan yang terjadi adalah larutan padat interstisi.
3. Suatu hasil percampuran harus stabil
Stabilitas dari paduan dijamin oleh keelektronegatifan dan keelektropositifan, makin besar perbedaan keelektronegatifan dan keelektropositifan  makin stabil, tetapi kalau terlalu besar perbedaannya yang terjadi bukan larutan melainkan senyawa (compound)
2.5  PEMBENTUKAN DIAGRAM FASA
Hubungan antara temperatur, komposisi diplot untuk mengetahui perubahan fasa yang terjadi. Dengan memvariasikan komposisi dari kedua unsur (0¸100%) dan kemudian dipanaskan hingga mencair setelah itu didinginkan dengan lambat (diukur oleh dilatometer/kalorimeter), maka akan diperoleh kurva pendinginan (gambar a.). Perubahan komposisi akan merubah pola dari kurva pendinginan, titik-titik A, L1, L2, L3 dan C merupakan awal terjadinya pembekuan dan B, S1, S2, S3 dan D merupakan akhir pembekuan. Gambar b. diagram kesetimbangan fasa Cu-Ni.
2.6 Konstruksi pembentukan diagram fasa



Garis liquidus = menunjukkan temperatur terendah dimana logam dalam keadaan cair atau temperatur dimana awal terjadinya pembekuan dari kondisi cair akibat proses pendinginan.
Garis solidus = menunjukkan temperatur tertinggi suatu logam dalam keadaan padat atau temperatur terendah dimana masih terdapat fasa cair.

Selain garis-garis tersebut titik-titik kritis dari keadaan cair dan padat, juga menyatakan batas kelarutan maksimum unsur terlarut didalam pelarutnya (maximum solubility limit).
The solubility of sugar (C12H22O11) in a sugar-water syrup.

2.7 THE SOLUBILITI LIMIT

  Example:
Phase Diagram of Water-Sugar System
Question:  What is the
    solubility limit at 20°C?
    

Answer: 65wt% sugar
    If Co  < 65wt% sugar:SIRUP
    If Co  > 65wt% sugar: SIRUP + GULA
Solubility limit increases with T:
   e.g., if T = 100°C, solubility limit = 80wt% sugar


2.8 Effect of Temperature and Composition   
  Changing T can change number of phases:  path A to B
  Changing Co can change number of phases: path B to D

  water-   Sugar  system









2.9 Cooling Curve for Pure Metal



FIG. 3-50 (1) Heat pure metal to point Ta; (2) cooling of liquid metal a – b; (3) at point b, pure metal starts to precipitate out of solution; (4) point c, pure metal completely solid; curve from b to c straight horizontal line showing constant temperature Tb-c because thermal energy absorbed in change from liquid to solid; (5) more cooling of solid pure metal from c to d  and temperature begins to fall again.











2.10 Cooling Curve for Pure Iron

FIG. 3-50  (b) Cooling curve for pure iron.








2.11Allotropic Forms of Iron


FIG. 3-54    Allotropic forms of iron (three phases: bcc, fcc, bcc)






2.12 Cooling Curve for a Metal Alloy

FIG. 3-50 (c) Cooling curve for a metal alloy: (1) The alloy A-B heated to point a (liquid phase, with both metals soluble in each other); (2) cooling of alloy in liquid phase; (3) point b, solidification begins; (4) point c, solidification complete; sloped b – c  due to changing from liquid to solid over the temperature range Tb  to Tc  because components A and B have different melting/cooling temperatures; (5) further cooling from c to d of solid-state metal alloy.

2.13 Klasifikasi Diagram Kesetimbangan Fasa  
  1. Larut sempurna dalam keadaan cair dan padat.
  2. Larut sempurna dalam keadaan cair, tidak larut dalam keadaan padat (reaksi eutektik).
  3. Larut sempurna dalam keadaan cair, larut sebagian dalam keadaan padat (reaksi eutektik).
  4. Larut sempurna dalam keadaan cair, larut sebagian dalam keadaan padat (reaksi peritektik).
  5. Larut sempurna dalam keadaan cair, tidak larut dalam keadaan padat dan membentuk senyawa.
  6. Larut sebagian dalam keadaan cair (reaksi monotektik).
  7. Tidak larut dalam keadaan cair maupun padat.


1. Larut sempurna dalam keadaan cair dan padat
Biasa disebut  binary isomorphous alloy systems, kedua unsur yang dipadukan larut sempurna dalam keadaan cair maupun padat. Pada sistem ini hanya ada satu struktur kristal yang berlaku untuk semua komposisi, syarat yang berlaku adalah:
a. Struktur kristal kedua unsur harus sama.
b. Perbedaan ukuran atom kedua unsur tidak boleh lebih dari 15%.
c. Unsur-unsur tidak boleh membentuk senyawa.
d. Unsur-unsur harus mempunyai valensi yang sama.
Contoh klasik untuk jenis diagram fasa ini adalah diagram fasa Cu-Ni.

          2 phases:
         L (liquid)
         a (FCC solid solution)
          2 lines (phase boundaries):
        The liquidus line (L/L+a)
        The solidus line (a/L+a)
          3 phase fields:
         L
         L + α
        Α


2.14 Rules of Determining Number & Types of Phases (The lever arm rule/Aturan kaidah lengan)

aturan 1:  jika diketahui T dan Co (komposisi), maka
      akan diketahui jumlah dan jenis fasa
  contoh:
A (1100°C, 60wt% Ni):
1 phase: a
B (1250°C, 35wt% Ni):
2        phases: L + a









Lihat gambar di bawah

2.15 Aturan kaidah lengan/the lever arm rule
Untuk menghitung persentase fasa-fasa yang ada pada komposisi tertentu, digunakan metoda kaidah lengan.
x adalah komposisi paduan yang akan dihitung persentase fasa-fasanya pada temperatur T, maka tarik garis yang memotong batas kelarutannya (garis L-S).
Jika x = wo; L = wl dan S = ws
maka % fasa cair dan padat :



                                                                                                       


  aturan 2:  jika diketahui T dan Co, maka
      akan diketahui komposisi dari fasa

  contoh: C0 = 35 wt%Ni
At TA:
Only Liquid (L)
CL = C0 = 35 wt%Ni
At TD:
Only Solid (a)
Ca = C0 = 35 wt%Ni
At TB:
Both a and L
CL = CLiquidus = 32 wt%Ni
Ca = CSolidus = 43 wt%Ni

wl (32%)                                                      wo(35%)                                                   ws(43%)
 

                                                                                                                    



Contoh lain: pada wo= 53% Ni
% fasa cair dan padat:
wl (45%)                                  wo(53%)                      ws(58%)
 






Example: Determine the phase(s) that are present and the composition of the phase(s)
 For the alloys listed below:
      60W t% Ni-40 wt% Cu at 1100°C
         35Wt% Ni-65 wt% Cu at 1250°C

         1. Phase(s) that are present
2.The composition of each phase       


(1)   Determine the phase(s) that are present
         60 wt% Ni-40 wt% Cu at 1100°C
Point A:
α phase

                      (2) Determine the composition of each phase
                           60 wt% Ni-40 wt% Cu at 1100°C (Point A):α
                Ca = C0 = 60 wt% Ni
(1) Determine the phase(s) that are present
35 wt% Ni-65 wt% Cu at 1250°C

Point B
α+ L phases       




(2)   Determine the composition of each phase
35 wt% Ni-65 wt% Cu at 1250°C (Point B):α+L









(2) Determine the composition of each phase
                                                                                            
          35 wt% Ni-65 wt% Cu at 1250°C (Point B): in two phase (a + L) region
Draw a tie line
Composition of a: intersection L/a+L — Ca = 42.5wt% Ni
Composition of L: intersection a/a+L — CL = 31.5 wt% Ni


2.15 Equilibrium Cooling in a Cu-Ni Binary System


          Consider
            Co = 35wt%Ni
          Upon cooling
         L
            35wt% ® 32wt% ® 24wt%
         a
            46wt% ® 43wt% ® 36wt%
– Equilibrium cooling  
            Sufficiently slow cooling rate gives enough time for composition readjustments


 2.16Types of phase diagrams

 2D phase diagrams

The simplest phase diagrams are pressure-temperature diagrams of a single simple substance, such as water. The axes correspond to the pressure and temperature. The phase diagram shows, in pressure-temperature space, the lines of equilibrium or phase boundaries between the three phases of solid, liquid, and gas.

A typical phase diagram. The dotted line gives the anomalous behavior of water. The green lines mark the freezing point and the blue line the boiling point, showing how they vary with pressure.
The curves on the phase diagram show the points where the free energy (and other derived properties) becomes non-analytic: their derivatives with respect to the coordinates (temperature and pressure in this example) change discontinuously (abruptly). For example, the heat capacity of a container filled with ice will change abruptly as the container is heated past the melting point. The open spaces, where the free energy is analytic, correspond to single phase regions. Single phase regions are separated by lines of non-analytical, where phase transitions occur, which are called phase boundaries.
In the diagram on the left, the phase boundary between liquid and gas does not continue indefinitely. Instead, it terminates at a point on the phase diagram called the critical point. This reflects the fact that, at extremely high temperatures and pressures, the liquid and gaseous phases become indistinguishable, in what is known as a supercritical fluid. In water, the critical point occurs at around Tc=647.096 K (1,164.773 °R), pc=22.064 MPa (3,200.1 psi) and ρc=356 kg/m³.
The existence of the liquid-gas critical point reveals a slight ambiguity in labelling the single phase regions. When going from the liquid to the gaseous phase, one usually crosses the phase boundary, but it is possible to choose a path that never crosses the boundary by going to the right of the critical point. Thus, the liquid and gaseous phases can blend continuously into each other. The solid-liquid phase boundary can only end in a critical point if the solid and liquid phases have the same symmetry group[citation needed].
The solid-liquid phase boundary in the phase diagram of most substances has a positive slope; the greater the pressure on a given substance, the closer together the molecules of the substance are brought to each other, which increases the effect of the substance's intermolecular forces. Thus, the substance requires a higher temperature for its molecules to have enough energy to break out the fixed pattern of the solid phase and enter the liquid phase. A similar concept applies to liquid-gas phase changes. Water, because of its particular properties, is one of the several exceptions to the rule.
Other thermodynamic properties
In addition to just temperature or pressure, other thermodynamic properties may be graphed in phase diagrams. Examples of such thermodynamic properties include specific volume, specific enthalpy, or specific entropy. For example, single-component graphs of Temperature vs. specific entropy (T vs. s) for water/steam or for a refrigerant are commonly used to illustrate thermodynamic cycles such as a Carnot cycle, Rankine cycle, or vapor-compression refrigeration cycle.
In a two-dimensional graph, two of the thermodynamic quantities may be shown on the horizontal and vertical axes. Additional thermodymic quantities may each be illustrated in increments as a series of lines - curved, straight, or a combination of curved and straight. Each of these iso-lines represents the thermodynamic quantity at a certain constant value.
Temperature vs. specific entropy phase diagram for water/steam. In the area under the red dome, liquid water and steam coexist in equilibrium. The critical point is at the top of the dome. Liquid water is to the left of the dome. Steam is to the right of the dome. The blue lines/curves are isobars showing constant pressure. The green lines/curves are isochors showing constant specific volume. The red curves show constant quality.



enthalpy-entropy (h-s) diagram for steam
pressure-enthalpy (p-h) diagram for steam
temperature-entropy (T-s) diagram for steam

 3D phase diagrams


p-V-T 3D diagram for fixed amount of pure material
It is possible to envision three-dimensional (3D) graphs showing three thermodynamic quantities. For example for a single component, α 3D Cartesian coordinate type graph can show temperature (T) on one axis, pressure (P) on a second axis, and specific volume (v) on a third. Such α 3D graph is sometimes called a P-v-T diagram. The equilibrium conditions would be shown as α 3D curved surface with areas for solid, liquid, and vapor phases and areas where solid and liquid, solid and vapor, or liquid and vapor coexist in equilibrium. A line on the surface called a triple line is where solid, liquid and vapor can all coexist in equilibrium. The critical point remains a point on the surface even on α 3D phase diagram. An orthographic projection of the 3D P-v-T graph showing pressure and temperature as the vertical and horizontal axes effectively collapses the 3D plot into α 2D pressure-temperature diagram. When this is done, the solid-vapor, solid-liquid, and liquid-vapor surfaces collapse into three corresponding curved lines meeting at the triple point, which is the collapsed orthographic projection of the triple line.

 Binary phase diagrams

Other much more complex types of phase diagrams can be constructed, particularly when more than one pure component is present. In that case concentration becomes an important variable. Phase diagrams with more than two dimensions can be constructed that show the effect of more than two variables on the phase of a substance. Phase diagrams can use other variables in addition to or in place of temperature, pressure and composition, for example the strength of an applied electrical or magnetic field and they can also involve substances that take on more than just three states of matter.

The iron–iron carbide (Fe–Fe3C) phase diagram. The percentage of carbon present and the temperature define the phase of the iron carbon alloy and therefore its physical characteristics and mechanical properties. The percentage of carbon determines the type of the ferrous alloy: iron, steel or cast iron

A phase diagram for a binary system displaying a eutectic point.
One type of phase diagram plots temperature against the relative concentrations of two substances in a binary mixture called a binary phase diagram, as shown at right. Such a mixture can be either a solid solution, eutectic or peritectic, among others. These two types of mixtures result in very different graphs. Another type of binary phase diagram is a boiling point diagram for a mixture of two components, i. e. chemical compounds. For two particular volatile components at a certain pressure such as atmospheric pressure, a boiling point diagram shows what vapor (gas) compositions are in equilibrium with given liquid compositions depending on temperature. In a typical binary boiling point diagram, temperature is plotted on a vertical axis and mixture composition on a horizontal axis.

Boiling point diagram
A simple example diagram with hypothetical components 1 and 2 in a non-azeotropic mixture is shown at right. The fact that there are two separate curved lines joining the boiling points of the pure components means that the vapor composition is usually not the same as the liquid composition the vapor is in equilibrium with. See Vapor-Liquid Equilibrium for a fuller discussion.
In addition to the above mentioned types of phase diagrams, there are thousands of other possible combinations. Some of the major features of phase diagrams include congruent points, where a solid phase transforms directly into a liquid. There is also the peritectoid, a point where two solid phases combine into one solid phase during cooling. The inverse of this, when one solid phase transforms into two solid phases during heating, is called the eutectoid.
A complex phase diagram of great technological importance is that of the iron-carbon system for less than 7% carbon (see steel).
The x-axis of such a diagram represents the concentration variable of the mixture. As the mixtures are typically far from dilute and their density as a function of temperature is usually unknown, the preferred concentration measure is mole fraction. A volume based measure like molarity would be unadvisable.

 Crystal phase diagrams

Polymorphic and polyamorphic substances have multiple crystal or amorphous phases, which can be graphed in a similar fashion to solid, liquid, and gas phases.

Log-lin Pressure-temperature phase diagram of water. The Roman numerals indicate various ice phases.

Pressure-temperature phase diagram of water. The Roman numerals indicate various ice phases as described at

 Mesophase diagrams

Some organic materials pass through intermediate states between solid and liquid; these states are called mesophases. Attention has been directed to mesophases because they enable display devices and have become commercially important through the so-called liquid crystal technology. Phase diagrams are used to describe the occurance of mesophases.

 

meningkat terhadap temperatur, sebagaimana terlihat pada diagram fasa Mg-Al (gambar 13.8). Karenanya paduan bisa diperkuat dengan penguatan dispersi atau pengerasan penuaan. Beberapa paduan magnesium pengerasan penuaan, Perubahan panas yang terjadi bisa dilihat pada diagram fasa. Namun kecepatan perubahan temperatur berpengaruh terhadap perkembangan pembentukan struktur mikro. Hal ini tidak bisa diamati pada diagram fasa komposisi vs temperatur.
Keberadaan tembaga dalam jumlah kecil sangat .. mikroorganisme yang telah menyerap logam (sebagai fasa diam). Suatu .. Diagram alir cara kerja desorpsi tembaga (II kemudian menjawab request dari sdr.Ravi tentang diagram fasa dan diagram pendinginan Diagram fasa khususnya untuk ilmu logam merupakan suatu pemetaan dari kondisi logam Diagram fasa digunakan utk peleburan pengecoran kristalisasi dll ; Komponen logam murni dan/atau senyawa penyusun paduan ; contoh: Kuningan ,Cu sebagai unsur pelarut dan Zndan diagram fasa besi-karbon, paduan logam, proses perlakuan panas logam, . mengenai definisi dan konsep dasar diagram fasa, diagram kesetimbangan http://rmp.ums.ac Related text in page: Secara umum ada 2 jenis diagram fasa yang dipakai, yaitu : diagram fasa biner ( terdiri atas 2 unsur logam ) dan diagram fasa terner ( terdiri atas 3 metal )
 Korosi Pada MaterialMemahami prinsip-prinsip perlakuan panas seperti struktur dan sifat transformasi fasa, diagram-diagram fasa tidak setimbang, jenis-jenis perlakuan panas, pengerasan permukaan logam, pengaruh unsur paduan, interaksi logam pada Keberadaan tembaga dalam jumlah kecil sangat  mikroorganisme yang telah menyerap logam (sebagai fasa diam). Suatu diagram alir cara kerja desorpsi tembaga .
Di dalam konteks ilmu logam ( material ) diagram fasa merupakan suatu pemetaan dari kondisi logam atau paduan dengan dua variabel utama umumnya ( konsentrasi dan temperatur ). Secara umum ada 2 jenis diagram fasa yang dipakai, Materi : Keseimbangan Fasa & Diagram Fasa Berbagai Kristal. Kristal dapat diklarifikasikan dengan jenis partikel yang menyusunya atau dengan interaksi yang meggabungkan partikelnya. Nilai yang tercantum di atas adalah energi yang diperlukan untuk memecah kristal Kristal Logam: Kisi kristal logam terdiri atas atom logam yang terikat dengan ikatan logam. Elektron valensi dalam atom logam mudah dikeluarkan (karena energi ionisasinya yang kecil) menghasilkan kation. atau masih kuliah di bidang engineering ( teknik ) khususnya di Teknik Mesin, Tenik Material, Teknik Metalurgi dan bidang keteknikan lainnya yang berkaitan dengan logam/material, pasti pernah mempelajari tentang Diagram Fasa Logam. Di dalam konteks ilmu logam ( material ) diagram fasa merupakan suatu pemetaan dari kondisi logam atau paduan dengan dua variabel utama umumnya ( konsentrasi dan temperatur ). Secara umum ada 2 jenis diagram fasa yang dipakai,
Ravi tentang diagram fasa dan diagram pendinginan. Diagram fasa khususnya untuk ilmu logam merupakan suatu pemetaan dari kondisi logam atau paduan dengan dua variabel utama umumnya ( Konsentrasi dan temperatur). Diagram fasa secara umum ini gambar gambar diagram fasa berbagai unsur logam (dapet ngedownload juga sih) mudah mudahan bermanfaat bagi yang membutuhkan. ag_au_cu_liquidous.jpg. AG_BI_TL.GIF. AG_CU.GIF. AG_CU_NI.JPG. AG_CU_SN.JPG. AG_NA.GIF. AG_ND.GIFIntroduction to Phase Diagrams

Module Structure

The module comprises 4 main sections:

Construction of Phase Diagrams from Thermal Analysis Data

This section starts with an introduction of cooling curves for single and dual component alloy systems. The experimental measurement of melting points for pure components from the arrest is illustrated. Although the concept of undercooling is introduced, it is not considered in detail in this particular module. A short exercise is then provided to check that the student has understood some of the terminology used up to this point.

For binary alloys, the concept of solidification over a temperature range is introduced, together with definitions of liquidus and solidus temperatures.
Having studied a single cooling curve for a hypothetical alloy solidifying to give a solid solution, the user is then shown a series of cooling curves for a range of alloy compositions. A graphical 'animation' then shows how the temperature data from these curves is extracted to construct the equilibrium phase diagram. It is also stressed that equilibrium phase diagrams are, by definition, independent of time.

Alloy Constitution

The user is reminded of the three parameters required to define the constitution of an alloy:
  • Phases present
  • Composition of each phase
  • Proportion of each phase
A portion of a phase diagram for a hypothetical alloy solidifying to a solid solution is used throughout this section. The main region of interest is in the liquid + solid phase field. An animation sequence is used to explain how the equilibrium phases for any given composition and temperature are read from the phase diagram. The Cu-Zn phase diagram is used as an example of a real (and more complex) alloy system to let the user check that they understand this.
Returning to the hypothetical phase diagram, the use of tie lines to measure the equilibrium composition of the liquid and solid phases for any given composition and temperature is introduced. The user is able to see how the compositions of each phase changes with temperature by moving a slider button up and down a temperature scale.
Lastly, measurement of the equilibrium proportions of each phase is considered. A graphical construction is used to demonstrate how the proportion of liquid decreases as the temperature is lowered from the liquidus to the solidus. The lever rule is then explained in both graphical and mathematical terms.
Again, the user is asked to interact with the phase diagram to see how the proportions of each phase vary with temperature.
In order to check the student’s understanding of the material covered in this section, an exercise is provided whereby the user is asked to select any point in the liquid + solid phase field. They are then asked to calculate the compositions and proportions of each phase at this point and to compare their results with the computed values.

Simple Alloy Systems

This section looks at an example of an alloy system (Cu-Ni) whose components are completely miscible in the solid state.
The user is reminded of the necessary conditions for this to occur, i.e. similar crystal structure, atomic size and valency. A detailed description of the Hume-Rothery rules is not given here.
The concept of solid solubility is illustrated by α 2D animation showing different atoms diffusing at random within a close packed lattice. The user is allowed to change the proportion of each component.
An exercise is set in which the user is asked to identify the melting temperatures of the pure components, Cu and Ni from the phase diagram. Next, an alloy containing 50 weight % Ni is considered, and the user is asked to find the following, by means of graphical interaction:
  • The liquidus temperature
  • The liquid and solid compositions, just below this temperature.
  • The solidus temperature
  • The liquid and solid compositions, just above this temperature.
The section is completed by explaining the development of microstructure during solidification and its relationship to the equilibrium phase diagram.

Eutectic Alloy Systems

This section starts by explaining that most alloy systems do not exhibit complete solid solubility and that two solid phases often exist together in equilibrium. The Ag-Cu system is used as the main example in this section.
The different phase regions of the Ag-Cu system are explained. An exercise is provided to check that the user can identify the eutectic temperature and composition from the diagram, and also to test that they can differentiate between phase (liquid, ) and phase region (+liquid, +liquid, liquid). An open-format question asks the student to write down the phase transformations for a range of Ag-Cu compositions.
A multiple-choice exercise checks if the user can describe the constitution of 6 Ag-Cu alloys at various temperatures. This is followed by a look at cooling curves for this type of system. A hyperlink allows a comparison with the simpler type of alloy system described in sections 1 and 3.
The remainder of the section concentrates on the relationship between microstructure and phase diagram. The development of microstructures during cooling is simulated for alloys of eutectic, hypoeutectic, hypereutectic and off-eutectic composition.

 


Diagram fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan atau
sempadan fase antara tiga fasepadat,cair, dangas.
Diagram fase yang umum. Garis titik-titik merupakan sifat anomali air. Garis berwarna hijau menandakan titik beku dan garis biru menandakan titik didih yang berubah-ubah sesuai dengan tekanan.
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 memilikigradien yang positif.
Hal ini dikarenakan fase padat memilikidens itas 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, atauentropi jenis.
Sebagai contoh, grafik komponen tunggal Temperatur vs. Entropi jenis (T vs. s) untuk
air/uap atau untuk refrigeran biasanya digunakan untuk mengilustrasikan s iklus termodinamika       seperti siklus Carnot dan siklus Rankine.
ada  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.
Diagram fase temperatur vs. entropi jenis untuk air/uap. Pada area di bawah kubah, air
dan uap berada dalam keadaan kesetimbangan. Titik kritisnya ada di atas kubah.
Garis/kurva biru adalahis obar yang menunjukkan tekanan konstan. Garis/kurva hijau
adalahis okor yang menunjukkan volume jenis konstan. Garis merah menunjukkan
kualitas konstan
 Diagram fase 3D
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.
DIAGRAM FASA BAJA (Fe-Fe3C)
Salah satu metode untuk mempelajari logam dilakukan dengan menggunakan diagramfase. Dari diagram fase ini dapat diamati perubahan struktur logam akibat pengaruh temperature.Diagram kesetimbangan fasa Fe-Fe3C adalah alat penting untuk memahami struktur mikro dansifat-sifat baja karbon, suatu jenis logam paduan besi (Fe) dan karbon (C). Karbon larut di dalambesi dalam bentuk larutan padat (solid solution) hingga 0,05% berat pada temperatur ruang. Baja dengan atom karbon terlarut hingga jumlah tersebut memiliki alpha ferrite pada temperatureruang. Pada kadar karbon lebih dari 0,05% akan terbentuk endapan karbon dalam bentuk hardintermetallic stoichiometric compound (Fe3C) yang dikenal sebagai cementite atau carbide.Selain larutan padat
alpha-ferrite
yang dalam kesetimbangan dapat ditemukan pada temperatur ruang terdapat fase-fase penting lainnya, yaitu :pdelta-ferrite dan  gamma-austenite .Logam Fe bersifat polymorphism yaitu memiliki struktur kristal berbeda pada temperatur berbeda. Pada Fe murni, misalnya, alpha-ferrite akan berubah menjadi gamma-austenite saatdipanaskan melewati temperature 910oC. Pada temperatur yang lebih tinggi, mendekati 1400oC gamma-austenite akan kembali berubah menjadi delta-ferrite. (Alpha dan Delta) Ferrite dalamhal ini memiliki struktur kristal BCC sedangkan (Gamma) Austenite memiliki struktur kristalFCC.Diagram fasa Fe-Fe3C menampilkan hubungan antara temperatur dan kandungan karbon(%C) selama pemanasan lambat. Dari diagram fasa tersebut dapat diperoleh informasi-informasipenting yaitu antara lain:
1.Fasa yang terjadi pada komposisi dan temperatur yang berbeda dengan kondisipendinginan lambat.
2.Temperatur pembekuan dan daerah-daerah pembekuan paduan Fe-C bila dilakukanpendinginan lambat
.3.Temperatur cair dari masing-masing paduan
.4.Batas-batas kelarutan atau batas kesetimbangan dari unsur karbon pada fasa tertentu.
5.Reaksi-reaksi metalurgis yang terjadi, yaitu reaksi eutektik, peritektik dan eutekt
 
   Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C
Penjelasan diagram:
 Pada kandungan karbon mencapai 6.67% terbentuk struktur mikro dinamakanS
ementitFe3C (dapat dilihat pada  garis vertical paling  kanan).    
 Sifat ± sifat cementitte: sangat keras dan sangat getas
Pada sisi kiri diagram dimana pada kandungan karbon yang sangat rendah, pada suhukamar terbentuk struktur mikro ferit
Pada baja dengan kadar karbon 0.83%, struktur mikro yang terbentuk adalah Perlit
,kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik Eutectoid
  Pada baja dengan kandungankarbon rendah sampai dengan titik eutectoid, struktur mikro yang terbentuk adalahcampuran antara ferit dan perlit.
 Pada baja dengan kandungan titik eutectoid sampai dengan 6.67%, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara perlit dan sementit.
 Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan terbentuk struktur mikro Ferit Delta lalu menjadi struktur mikro Austenit
Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknya kadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadi Austenit
.Dari diagram diatas dapat kita lihat bahwa pada proses pendinginan perubahan ± perubahanpada struktur kristal dan  struktur mikro sangat bergantung pada komposisi kimia.Beberapa istilah dalam diagram kesetimbangan Fe-Fe3C dan fasa-fasa yang terdapatdidalamnya akan dijelaskan dibawah ini. Berikut adalah batas-batas temperatur kritis padadiagram Fe-Fe3C:
A1, adalah temperatur reaksi eutektoid yaitu perubahan fasa  menjadi +Fe3C (perlit)untuk baja hypo eutektoid.
A2, adalah titik Currie (pada temperatur 769oC), dimana sifat magnetik besi berubah dariferomagnetik menjadi paramagnetik.
A3, adalah temperatur transformasi dari fasa  menjadi (ferit) yang ditandai puladengan naiknya batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.
Acm, adalah temperatur transformasi dari fasa  menjadi Fe3C (sementit) yang ditandaipula dengan penurunan batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.
A13, adalah temperatur transformasi  menjadi +Fe3C (perlit) untuk baja hiper etektoid.
Fasa-fasa yang terjadi dalam diagram kesetimbangan Fe-C selama pemanasan yanglambat:
Ferit (, yaitu paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 0,025% pada temperatur 723oC, struktur kristalnya BCC (Body Centered Cubic).
Austenit , adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 2% pada temperatur 1148oC, struktur kristalnya FCC (Face Centered Cubic).
Delta , adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 0,1% pada temperatur 1493oC, struktur kristal BCC (Body Centered Cubic)
Senyawa Fe3C atau biasa disebut sementit dengan kandungan C maksimum 6,67%,bersifat keras dan getas dan memiliki struktur kristal Orthorombic.
Liquid atau fasa cair, adalah daerah paling luas dimana kelarutan C sebagai paduan utamadalam Fe tidak terbatas pada temperatur yang bervariasi. Adapun reaksi-reaksi metalurgis yang biasa terjadi berdasarkan pada diagram Fe-Fe3C yaitu :
Reaksi peritektik, terjadi pada temperatur 1495oC dimana logam cair (liquid) dengankandungan 0,53%C bergabung dengan delta  kandungan 0,09%C bertransformasimenjadi austenit dengan kandungan 0,17%C. Delta  adalah fasa padat padatemperatur tinggi dan kurang berarti untuk proses perlakuan panas yang berlangsungpada temperatur yang lebih rendah.
Liquid (C=0,53%) + Delta (C=0,09%) ----- Austenit (C=0,17%).
Reaksi eutektik, reaksi ini terjadi pada temperatur 1148OC, dalam hal ini logam cair dengan kandungan 4,3%C membentuk austenit  dengan 2%C dan senyawa semenit(Fe3C) yang mengandung 6,67%C.
Liquid (C=4,3%)------Austenit (C=2,11%) + Fe3C(C=6,67%)
Reaksi eutectoid, reaksi ini berlangsung pada temperature 723oC, austenit padatdengan kandungan 0,8 %C menghasilkan ferit dengan kandungan 0,025%C dansemenit (Fe3C) yang mengandung 6,67%C.
Austenit (C=0,8%)ferit  (C=0,025%) + Fe3C(C=6,67%).
Reaksi ini merupakan reaksi fasa padat yang mempunyai peran cukup penting padaproses perlakuan panas baja karb

Iron-carbon diagram fase

Iron-carbon phase diagram describes the iron-carbon system of alloys containing up to 6.67% of carbon, discloses the phases compositions and their transformations occurring with the alloys during their cooling or heating. Besi-karbon diagram fase-karbon menjelaskan sistem besi paduan mengandung sampai dengan 6,67% dari karbon, mengungkapkan fase komposisi dan transformasi mereka terjadi dengan paduan selama pendinginan atau pemanasan.

Carbon content 6.67% corresponds to the fixed composition of the iron carbide Fe 3 C.
Kesetimbangan fasa dan diagram fasa

Selama ini pembahasan perubahan mutual antara tiga wujud materi difokuskan pada
keadaan cair. Dengan kata lain, perhatian telah difokuskan pada perubahan cairan dan
padatan, dan antara cairan dan gas. Dalam membahas keadaan kritis zat, akan lebih tepat
menangani tiga wujud zat secara simultan, bukan membahas dua dari tiga wujud zat.
Tm adalah titik leleh normal air, , T3 dan P3 adalah titik tripel,
Tb adalah titik didih normal, Tc adalah temperatur kritis, Pc adalah tekanan kritis.
Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu
dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air diberikan di Gambar 7.5. Dalam
diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain
yang masuk atau keluar sistem.
Pemahaman Anda tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman hukum fasa Gibbs, hubungan yang diturunkan oleh fisikawan-matematik Amerika Josiah Willard Gibbs (1839-1903) di tahun 1876. Aturan ini menyatakan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup, jumlah variabel bebas-disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen C ditambah 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni,


Gambar : diagram fasa Fe –fe 3c
           Pada diagram fasa yang ditunjukkan pada gambar 10.26, Besi murni selama pemanasan menunjukan perubahan struktur Kristal sebelum ini meleleh. Pada temperature ruangan, disebut Ferrite atau α besi yang merupakan struktur Kristal BCC. Ferrite menunjukan transformasi Polymorphic menuju Austenite FCC, atau γ besi pada 912oC (1674oF).disini Austenite menuju 1394oC, yang mana Temperatur Austenite FCC kembali ke fasa BCC yang diketahui sebagai δ Ferrite, yang mana akhirnya meleleh pada temperature 1538o C (2800oF). semua perubahan ini ditunjukan sepanjang garis sumbu vertical sebelah kiri pada diagram fasa. 

          Pada sumbu komposisi dalam gambar 10.26 yang terdiri 6.7% C, pada konsentrasi ini kadar campuran besi karbida atau Cementite (Fe3C) terbentuk yang mana ditunjukkan oleh garis vertical dalam diagram fasa. Sehingga, sistem dari besi karbon akan dibagi kedalam dua bagian yaitu bagian yang banyak kandungan besi yang ditunjukan pada gambar 10.26 dan yang lainnyatidak ditunjukkan pada komposisi 6.70 – 100% C (Grafit murni). Pada akhirnya, semua baja dan besi cor mengandung kurang dari 6.70% C, yang mana kita dapat menyimpulkan hanya terdapat didalam sistem besi karbida.
 

Kesetimbangan fasa dan diagram fasa
Selama ini pembahasan perubahan mutual antara tiga wujud materi difokuskan pada
keadaan cair. Dengan kata lain, perhatian telah difokuskan pada perubahan cairan dan
padatan, dan antara cairan dan gas. Dalam membahas keadaan kritis zat, akan lebih tepat
menangani tiga wujud zat secara simultan, bukan membahas dua dari tiga wujud zat.
Tm adalah titik leleh normal air, , T3 dan P3 adalah titik tripel,
Tb adalah titik didih normal, Tc adalah temperatur kritis, Pc adalah tekanan kritis.
Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu
dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air diberikan di Gambar 7.5. Dalam
diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain
yang masuk atau keluar sistem.
Pemahaman Anda tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman hukum fasa Gibbs, hubungan yang diturunkan oleh fisikawan-matematik Amerika Josiah Willard Gibbs (1839-1903) di tahun 1876. Aturan ini menyatakan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup, jumlah variabel bebas-disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen C ditambah 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni,
F=C+2-P …
Jadi, dalam titik tertentu di diagram fasa, jumlah derajat kebebasan adalah 2 – yakni suhu
dan tekanan; bila dua fasa dalam kesetimbangan-sebagaimana ditunjukkan dengan garis
yang membatasi daerah dua fasa hanya ada satu derajat kebebasan-bisa suhu atau
tekanan. Pada ttik tripel ketika terdapat tiga fasa tidak ada derajat kebebasan lagi. Dari
diagram fasa, Anda dapat mengkonfirmasi apa yang telah diketahui, dan lebih lanjut,
Anda dapat mempelajari apa yang belum diketahui. Misalnya, kemiringan ya

pada perbatasan padatan-cairan memiliki implikasi penting sebagaimana dinyatakan di
bagian kanan diagram, yakni bila tekanan diberikan pada es, es akan meleleh dan
membentuk air. Berdasarkan prinsip Le Chatelier, bila sistem pada kesetimbangan diberi
tekanan, kesetimbangan akan bergeser ke arah yang akan mengurangi perubahan ini. Hal
ini berarti air memiliki volume yang lebih kecil, kerapatan leb besar daripada es; dan
semua kita telah hafal dengan fakta bahwa s mengapung di air.
Sebaliknya, air pada tekanan 0,0060 atm berada sebagai cairan pada suhu rendah,
sementara pada suhu 0,0098 °C, tiga wujud air akan ada bersama. Titik ini disebut titik
tripel air. Tidak ada titik lain di mana tiga wujud air ada bersama.
Selain itu, titik kritis (untuk air, 218 atm, 374°C), yang telah Anda pelajari, juga
ditunjukkan dalam diagram fasa. Bila cairan berubah menjadi fasa gas pada titik kritis,
muncul keadaan antara (intermediate state), yakni keadaan antara cair dan gas. Dalam
diagram fasa keadaan di atas titik kritis tidak didefinisikan.