Persamaan-Persamaan Keadaan Untuk Gas Tak Ideal

Ada berbagai macam persamaan keadaan yang telah diusulkan untuk digunakan untuk gas-gas yang bersifat tak-ideal. Sifat-sifat tersebut muncul ketika tekanan menjadi relatif tinggi (>4 Mpa untuk kebanyakan gas) atau temperatur berada dekat dengan temperatur jenuh.

Persamaan keadaan van der waals dimaksudkan untuk memperhitungkan volme yang diisi oleh molekul-molekul gas dan gaya-gaya tarik-menarik antara molekul. Persamaan tersebut adalah

Di mana konstanta a dan b berhubunggan dengan data titik kritis dalam tabel B-3 melalui

Konstanta-konstanta ini juga ditampilkan dalam tabel B-8 untuk memudahkan perhitungan.

Persamaan yang lebih baik adalah persamaan keadaan Redlich-Kwong:

Di mana konstanta-konstantanya diberikan oleh

Suatu persamaan keadaan varial menampilkan produk Pv sebagai suatu deret ekspansi. Ekspansi yang paling umum adalah

Di mana penekanan terletak pada B(T) karena merepresentasikan koreksi ordo pertama untuk hukum gas ideal. Fungsi-fungsi B(T), C(T), dll harus diberikan secara spesifik untuk gas Yng dimaksud.

Contoh :

Hitunglah tekanan uap pada temperatur 500^oC dan densitas 24 kg/m³ dengan menggunakan

• Persamaan gas ideal
• Persamaan van der waals
• Persamaan Redlich-Kwong
• Faktor kompresibilitas 
• Tabel uap

Penyelesaian:

1. Dengan menggunakan persamaan gas ideal Pv = ρRT = (24)(0,462)(773) = 8570 kPa di mana konstanta gas untuk uap diperoleh  dari tabel B-2.
2. Dengan menggunakan nilai-nilai untuk a dan b dari tabel B-8, persamaan van der waals menghasilkan
3. Dengan menggunakan nilai-nilai untuk a dan b dari tabel B-8 persamaan Redlich-Kwong menghasilkan
   
4. Faktor kompresibilitas diperoleh dari grafik kompresibilitas umum. Untuk menggunakan grafik tersebut kita harus mengetahui temperatur dari tekanan reduksinya
   
5. Di mana kita telah menggunakan tekanan perkiraan dari bagian (a), (b) dan (c). Dengan menggunakan grafik kompresibilitas (grafik ini tidak sensitif terhadap perubahan nilai T_R dan P_R, jadi nilai-nilai estimasi sudah cukup memadai); kita memperoleh
   
6. Tabel uap memberikan nilai yang paling akurat untuk tekanan. Dengan menggunakan T = 500^oC dan v = 1/24 = 0,0147 m³/kg, kita memperoleh P = 8000 kPa. Perhatikan bahwa hukum gas ideal memberikan kesalahan 7,1 % sedangkan ketiga persamaan lainnya masing-masing memberikan kesalahan kurang dari 1 %.
   
   
    Sumber: Potter, Merle C dan Somerton, Craig W. 2008. Termodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta.