ThermoApp

Aplikasi termodinamika open-source untuk macOS — dibuat untuk kebutuhan praktikum Metalurgi. Menghitung kesetimbangan fasa, termodinamika reaksi (ΔG, ΔH, ΔS), dan diagram fasa biner langsung di Mac, tanpa perlu Windows.

Dibangun di atas mesin CALPHAD terbuka pycalphad, pustaka yang dipakai luas di riset dan pendidikan termodinamika material.

Bukan tiruan dari software komersial berlisensi (mis. FactSage). Ini adalah tool open-source yang sah dan gratis. Database yang dibundel adalah database publik/akademik contoh dari pycalphad.

---

Fitur

Modul	Fungsi	Analog dengan
Equilib	Kesetimbangan fasa via minimasi energi Gibbs	modul Equilib
Reaksi	ΔG, ΔH, ΔS reaksi stoikiometri (koreksi Kirchhoff)	modul Reaktion
Diagram Fasa Biner	Kurva likuidus/solidus T–X (ZPF boundaries)	modul Phase Diagram

• Aplikasi macOS native (SwiftUI) — jendela, menu, dan tombol khas macOS.
• Mesin perhitungan Python (pycalphad) dibundel sebagai runtime mandiri, sehingga tidak perlu menginstal Python.
• Bisa didistribusikan sebagai .dmg dan di-double-click.

---

Cara memakai (untuk end user)

Instal

1. Unduh ThermoApp.dmg.
2. Buka DMG (klik dua kali), lalu seret ThermoApp.app ke folder Applications (atau jalankan langsung dari DMG).
3. Saat pertama dibuka, macOS mungkin menampilkan peringatan "app from an unidentified developer" karena ditandatangani ad-hoc (tanpa Developer ID):
   • Klik kanan ThermoApp.app -> Open -> Open.
   • atau: System Settings -> Privacy & Security -> "Open Anyway".

Gunakan

1. Equilib — pilih database, atur komposisi & suhu, klik Hitung Kesetimbangan.
2. Reaksi — isi reaktan & produk (format koefisien:spesies), atur suhu, klik Hitung Reaksi.
3. Diagram Fasa — pilih database & dua elemen, atur rentang suhu, klik Gambar Diagram Fasa.

Contoh cepat

• Equilib: database Al-Ni, Al=0.5, Ni=0.5, T=1700 K -> fasa LIQUID; T=1000 K -> fasa padat.
• Reaksi: FeO(s) + C(s,grafit) -> Fe(s) + CO(g) @1200 K -> spontan (ΔG < 0).
• Diagram: database Pb-Sn, elemen Pb & Sn -> kurva eutektik di sekitar 456 K.

---

Pengembangan (build dari source)

Prasyarat

• macOS 14+ (arm64 / Apple Silicon)
• Xcode / Xcode Command Line Tools (swiftc)
• Python 3.10–3.12

1. Siapkan venv

cd thermoapp
python3 -m venv .venv
./.venv/bin/pip install --upgrade pip
./.venv/bin/pip install pycalphad numpy matplotlib streamlit pyinstaller

2. Bangun engine mandiri (PyInstaller)

./native/make_engine.sh        # -> dist/engine_runner (binary Python mandiri)

3. Bangun aplikasi .app

./native/build.sh              # -> out/ThermoApp.app

4. Uji

open out/ThermoApp.app         # jalankan aplikasi

5. Buat .dmg

./native/make_dmg.sh           # -> out/ThermoApp.dmg

---

Struktur proyek

thermoapp/
├── engine_cli.py              # CLI bridge: JSON in / JSON+PNG out
├── engine_runner.py           # entry point PyInstaller
├── src/thermoapp/
│   └── engine.py              # mesin perhitungan (equilibrium, reaksi, diagram)
├── native/
│   ├── ThermoApp/             # source SwiftUI
│   │   ├── EngineBridge.swift # panggil engine Python dari Swift
│   │   ├── Models.swift
│   │   ├── ContentView.swift
│   │   └── Views/             # Home, Equilib, Reaksi, Diagram Fasa
│   ├── engine_runner.spec     # spec PyInstaller
│   ├── build.sh               # build .app
│   ├── make_engine.sh         # build engine mandiri
│   └── make_dmg.sh            # build .dmg
└── out/                       # hasil build (.app, .dmg)

---

Mesin perhitungan

Kesetimbangan fasa

Menggunakan pycalphad.equilibrium — minimasi energi Gibbs global. Input: komposisi (fraksi mol), suhu (K), tekanan (Pa). Output: fasa setimbang, fraksi, komposisi tiap fasa, energi Gibbs total.

Termodinamika reaksi

ΔG(T), ΔH(T), ΔS(T) dihitung dari data termokimia standar (ΔHf, S298, Cp) dengan koreksi Kirchhoff:

• Σνᵢ·Xᵢ -> Σνⱼ·Xⱼ
• ΔH(T)=ΔH₀+∫ΔCp dT ; ΔS(T)=ΔS₀+∫(ΔCp/T)dT ; ΔG=ΔH−TΔS

Diagram fasa biner

Algoritme ZPF (Zero Phase Fraction) boundary dari pycalphad (map_binary) menghasilkan kurva likuidus & solidus akurat, bukan sekadar grid.

---

Verifikasi

Suite uji menjalankan 5 kasus dengan nilai fisik yang diperiksa:

1. Al-Ni @1700 K -> LIQUID
2. Al-Ni @1000 K -> bukan cair
3. FeO + C -> Fe + CO @1200 K -> ΔG ≈ −18.9 kJ (spontan)
4. FeO -> Fe + ½O₂ @1200 K -> ΔG > 0 (tidak spontan)
5. Diagram Pb-Sn -> PNG kurva eutektik ter-generate

Semua lulus (5/5).

---

Database CALPHAD dibundel

ID	Sistem
alcrni	Al-Cr-Ni
alni_dupin	Al-Ni
alcocrni	Al-Co-Cr-Ni
cfe_broshe	Fe-C
femn	Fe-Mn
Al-Mg_Zhong	Al-Mg
cuo	Cu-O
pbsn	Pb-Sn
crtiv_ghosh	Cr-Ti-V

File .tdb eksternal dapat dimuat dengan memodifikasi AVAILABLE_DATABASES di src/thermoapp/engine.py.

---

Catatan

• Bukan clone FactSage. Untuk kerja produksi/verifikasi yang mensyaratkan FactSage asli, gunakan FactSage (Windows) — aplikasi ini adalah alternatif open-source yang sah untuk keperluan pembelajaran.
• Satuan: suhu K, energi J, tekanan Pa.
• Database bundled adalah contoh akademik; untuk hasil kuantitatif yang harus dipertanggungjawabkan, gunakan database tervalidasi yang sesuai.

Lisensi

MIT — silakan gunakan, modifikasi, dan bagikan.

---

Dibuat untuk praktikum Metalurgi · open-source di GitHub · berjalan asli di macOS.