MAKALAH
BEBERAPA PROSES TERMODINAMIKA TERMODINAMIKA GAS Dalam rangka memenuhi tugas akhir mata kuliah Fisika Dasar II Yang dibina oleh Drs. H. Chaerul Rochman ,M.Pd fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument1fHidden0fLayoutInCell1
Oleh Nama
: IRMA RAHMAWATI
NIM
: 208 204 117
Prodi
: Pendidikan Kimia
Semester
: II (dua)
FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2009
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi bagi Allah Yang Maha Adil dan Maha Bijaksana, Bijaksana, yang telah memberikan segala nikmat dan hidayah-Nya kepada umat manusia supaya selalu dekat dekat kepada-Ny kepada-Nya. a. Shalawat Shalawat beserta beserta salam salam semoga semoga tetap tercurah limpahkan limpahkan kehadirat Rasulullah SAW baik kepada keluarga, sahabat maupun kepada kita selaku umatnya. Makalah ini penulis sampaikan kepada pembina mata kuliah Fisika Dasar II, Bapak Drs. H. Chaerul Rochman ,M.Pd, sebagai salah satu syarat kelulusan mata kuliah tersebut. Tidak lupa saya ucapkan terima kasih kepada Bapak dosen yang telah membimbing penulis dan kepada semua pihak yang telah membantu kelancaran penulisan makalah ini. Alhamd Alhamduli ulilla llahh makala makalahh ini akhir akhirnya nya dapat dapat disele diselesai saika kann oleh oleh penul penulis is walaupun masih banyak kekurangan baik dari segi penulisan maupun dari segi sub-ma sub-mater teriny inya. a. Untuk Untuk itu pen penuli uliss memoh memohon on kritik kritik dan saran saran yang yang bersif bersifat at membangun guna perbaikan makalah ini. Akhirnya hanya kepada Allah jualah kita memohon perlindungan dan hanya hanya kepada kepada Allah-lah Allah-lah kita memohon memohon ampun. ampun. Mudah-muda Mudah-mudahan han makalah makalah ini bermanfaat bagi yang membacanya kelak. Amin.
Bandung, 17 Mei 2009
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.......................... PENGANTAR................................................. ..................................................................i ...........................................i DAFTAR ISI............................................. ISI.................................................................... .............................................. .......................................ii ................ii BAB I PENDAHULUAN............................ PENDAHULUAN................................................... .............................................. ....................................1 .............1 A. Latar Belakang............................... Belakang...................................................... .............................................................1 ......................................1 B. Tujuan Penyusunan...................... Penyusunan............................................. .............................................. ........................................1 .................1 C. Ruang Lingkup dan Peta Konsep................................. Konsep........................................................ ...............................2 ........2 BAB II PEMBAHASAN.............................. PEMBAHASAN..................................................... ..........................................................3 ...................................3 A. Pengertian............................ Pengertian................................................... ................................................................. ................................................3 ......3 B. Beberapa Proses Termodinamika Gas........................................................4 Gas........................................................4 C. Energetika Kimia...................................... Kimia............................................................. .......................................... ...........................9 ........9 D. Contoh Soal dan atau Masalah dengan Pembahasannya............ Pembahasannya...........................14 ...............14 BAB III MANFAAT DAN NILAI-NILAI YANG TERKANDUNG DALAM KONSEP FISIKA DAN KIMIA.............................................................. KIMIA......................................................................... .............16 ..16 A. Manfaat.................................. Manfaat......................................................... .............................................. .............................................16 ......................16 B. Nilai-Nilai Nilai-Nilai yang yang Terkandun Terkandungg dalam Konsep Konsep Fisika dan Kimia.... Kimia................1 ............166 BAB IV SIMPULAN................................ SIMPULAN....................................................... ............................................................20 .....................................20 DAFTAR ISTILAH....................................................... ISTILAH.................................................................................. ....................................... ............22 22 DAFTAR PUSTAKA................................... PUSTAKA.......................................................... .............................................. ..................................25 ...........25
3|
BAB I PENDAHULUAN
A. L a t a r B e l a k a n g Saat Saat ini kita kita mengko mengkonsu nsumsi msi energi energi dalam dalam jumlah jumlah yang yang sanga sangatt besar. Energi ini sebagian besar diperoleh dari pembakaran bahan bakar fosil sepe sepert rtii miny minyak ak bumi bumi,, gas gas alam alam,, dan dan batu batu bara bara.. Ad Adaa keku kekuat atira irann bahw bahwaa peningka peningkatan tan kon konsumsi sumsi energi energi ini tidak sebanding sebanding deng dengan an diketemuk diketemukanny annyaa sumber-sumber energi yang baru. Oleh karena itu, kita harus menemukan cara yang lebih efisien dalam menggunakan sumber-sumber yang ada. Penggunaan energi secara efisien harus konsisten dengan hukumhukum lain yang juga digunakan pada energi dalam bentuk kalor dan usaha. Sala Salahh satu satu huku hukum m yan yang memb membaahas has energ nergii adala dalahh
termodinamika .
Termodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang membahas suhu, kalor, dan besaran makroskopik lainnya yang berkaitan. Dalam studi mengenai termodinamika ini, kita akan melihat bahwa hukum-huk huku m-hukum um termodina termodinamika mika memberika memberikann pembatas pembatasan-pe an-pembat mbatasan asan pada pem peman anfa faat atan an ener energi gi dala dalam m bent bentuk uk kalo kalorr dan dan usah usaha. a. Hu Huku kumm-hu huku kum m
term termod odin inam amik ikaa bese besert rtaa kons konsep ep kalo kalorr dan dan suhu suhu memu memung ngki kink nkan an kita kita menjelaskan bagaimana mesin-mesin kalor bekerja, sebuah lemari es dapat men mendin dingin ginkan kan
maka akanan nan
dida idalamn lamnya ya,,
atau tau
radi radiaator tor
mob mobil
beke ekerja rja
mendinginkan makanan. B. T u j u a n P e n y u s u n a n 1. Mengetah Mengetahui ui penge pengertian rtian dari ilmu termodina termodinamika. mika. 2. Mengetah Mengetahui ui proses-pro proses-proses ses yang yang terjadi terjadi dalam dalam termodina termodinamika mika gas. gas. 3. Menget Mengetahu ahuii perana peranann proses proses termodi termodinam namika ika gas dalam dalam fenomena fenomena kehidupan sehari-hari. 4. Menget Mengetahu ahuii konsep konsep termodi termodinam namika ika kimia. kimia. 5. Menget Mengetahu ahuii aspek aspek manfaat manfaat dan aspek nilai-ni nilai-nilai lai yang terkan terkandun dungg dalam konsep termodinamika. 5|
C. R u a n g L i n g k u p d a n P e t a K o n s e p Ruang Ruang lingkup lingkup dari proses-pr proses-proses oses termodinam termodinamika ika adalah adalah proses proses yang berhubungan dengan usaha yang dilakukan oleh gas yang berkaitan
dengan den gan peruba perubahan han suhu, suhu, perub perubah ahan anvolume volume dan peruba perubahan han energ energii dalam dalam gas. Peta Konsep :
BAB II
7|
PEMBAHASAN
A. PENG PENGER ERTI TIAN AN
Termodinamika dalam arti luas adalah pengkajian hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energi. Termodinamika berasal dari bahasa Yunani: Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan'. Hal itu berarti termodinamika adalah fisika energi , panas,, kerja panas kerja,, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal. Termodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari hukum-hukum dasar yang dipatuhi oleh kalor dan usaha. Ilmu termodinamika ini berperan untuk memberikan bat batas asan an-b -bat atas asan an dala dalam m pema pemanf nfaa aata tann ener energi gi dala dalam m bent bentuk uk kalo kalorr dan dan usah usaha, a, agar agar pemakaian energi efektif, efisien dan tepat guna. Dalam termodinamika benda-benda yang kita tinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada disekitar sistem tersebut adalah lingkungan. Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. batasan. Sistem yang tidak termasuk termasuk dalam dalam pertimban pertimbangan gan digolongk digolongkan an sebagai sebagai lingku lingkunga ngan. n. Dan pemba pembagia giann sistem sistem menjad menjadii subsi subsiste stem m masih masih mungki mungkinn terjad terjadi, i, atau atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter.
9|
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang diseb disebut ut lingku lingkunga ngan. n. Klasif Klasifika ikasi si sistem sistem termo termodin dinami amika ka berdas berdasark arkan an pada pada sifat sifat batas batas sist sistem em-li -ling ngku kung ngan an dan dan perp perpin inda daha hann mate materi ri,, kalo kalorr dan dan entr entrop opii anta antara ra sist sistem em dan dan lingkungan. Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan : 1. Sist Sistem em ter teris isol olas asii Tak terjadi pertukaran energi maupun materi dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi. 2. Sist Sistem em tert tertut utup up
Terjad Terjadii pertuk pertukara arann energi energi tetapi tetapi tidak tidak terjad terjadii pertuk pertukaran aran materi materi den denga gann lingkungan. Rum Rumah ah hij hijau au adal adalah ah cont contoh oh dari dari sist sistem em tert tertut utup up di mana mana terj terjad adii pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. 3. Sis Sistem tem terb terbuk ukaa Terjadi pertukaran energi dan materi dengan lingkungan. Tetapi komposisi sistem terbuka itu tidak tetap. Contoh dari system terbuka adalah sejumlah zat dalam wadah terbuka.
B. BEBERAPA BEBERAPA PROSES PROSES TERMODINAM TERMODINAMIKA IKA GAS Proses termodinamika gas merupakan proses yang berhubungan dengan usaha yang dilakukan oleh gas yang berkaitan dengan perubahan suhu, volume, tekanan, dan energi energi dalam dalam gas. gas. Proses Proses terseb tersebut ut adala adalahh proses proses isoter isotermal mal,, proses proses isokho isokhorik rik,, proses proses isobarik, dan proses adiabatik.
1. Pros Proses es Isot Isoter erma mall Proses isotermal adalah proses perubahan keadaan gas (sistem) pada suhu tetap. Proses ini mengikuti hukum boyle, yaitu PV = konstan. Untuk menghitung usaha yang dilakukan oleh sistem, kita tentukan dulu persamaan tekanan sebagai
fungsi volume berdasarkan persamaan keadaan gas ideal, yaitu P =
. Karena nRT
merupakan bilangan tetap, maka grafik P-V akan berbentuk hiperbola. Perhatikan gambar dibawah ini.
Sebuah Sebuah wadah wadah
silinder silinder logam logam
mengan mengandun dungg n
mol gas ideal ideal
11 |
dan massa sejumlah besar pasir panas menjaga silinder dan gas pada suatu suhu mutlak T. Kedudukan semula pengisap sedemikian sehingga volume gas adalah V 1. Saat gaya luar yang bekerja pada pengisap dikurangi, gas memuai secara statis mencapai volume akhir V 2. fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument1fHidden0fLayoutInCell1
Usaha yang dilakukan gas tidak dapat dihitung dengan persamaan W = P∆V sebab tekanan P tidak tetap. Walaupun demikian, usaha sama dengan luas daerah dibawah grafik P-V (luas
raster). Secara umum, usaha yang dilakukan gas dinyatakan dengan persamaan integral berikut :
W=
Dari persamaan gas ideal telah kita peroleh P =
, sehingga :
W= Karena nRT tetap, maka faktor-faktor tersebut dapat dikeluarkan dari tanda integral.
Kemudian, dengan menggunakan menggunakan sifat integral
= ln x, kita peroleh :
W = nRT
= nRT = nRT [ln V2 – ln V1]
W = nRT ln
2. Pros Proses es Isok Isokho hori rik k Proses isokhorik adalah proses perubahan keadaan gas (sistem) pada volume tetap. Perhatikan gambar dibawah ini. fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument1fHidden0fLayoutInCell1
Gambar disamping ini mengilustrasikan suatu proses isokhorik saat suatu
gas dipanaskan. Gas akan memuai jika hal itu dapat dilakukannya, dilakukannya,
tetapi tetapi
wadah wadah yang kaku menjaga menjaga volumenya volumenya tetap, tetap, sehingga sehingga grafik grafik P-V
untuk
proses ini adalah suatu garis lurus vertical. Pemuaian gas itu sendiri diab diabai aika kan. n. Ka Kare rena na volu volume me teta tetap, p, teka tekana nann gas gas naik naik,, dan dan gas gas melakukan gaya yang makin membesar pada dinding. Walaupun
gaya yang sangat besar dapat dibangkitkan dalam wadah tertutup, usaha sama dengan nol karena dinding wadah tidah berpindah.
W = P ∆V W = P (0) W=0
13 |
3. Pros Proses es Isob Isobar arik ik Proses isobarik adalah proses perubahan keadaan gas (sistem) pada tekanan tetap. Coba perhatikan gambar berikut. Suat Suatuu sist sistem em gas gas yang yang bera berada da dala dalam m wa wada dahh silinder yang ditutup oleh sebuah pengisap yang
dapat dap at
berger bergerak. ak. Tekan Tekanan an dalam dalam sistem sistem dijag dijagaa tetap tetap
oleh oleh
tekana tekanann atmosf atmosfer er dan dan berat berat pen pengis gisap ap besert besertaa balok
diatasnya. Setelah bagian wadah dipanaskan oleh sebu sebuah ah pemb pembak akar ar Bu Buns nsen en,, tamp tampak ak peng pengis isap ap berpindah keatas dan berhenti pada kedudukan
baru,
sejauh s.
Perpin Perpindah dahan an ked kedudu uduka kann pen pengis gisap ap diseba disebabka bkann oleh oleh usaha usaha yang yang dilak dilakuka ukann gas (siste (sistem) m) terhadap pengisap dan balok diatasnya (lingkungan). fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument0fHidden0fLayoutInCell1
Usaha W dapat dihitung dari persamaan W = F.s dengan F adalah besar gaya, dan s adalah besar perpindahan. Gaya F ditimbulkan oleh tekanan gas P yang bekerja pada bagian bawah pengisap, yang besarnya F = P.A, sehingga :
W = F.s = (P.A) s Jadi, W = P. ∆V W = P (V2 – V1)
4. Pros Proses es Ad Adia iaba bati tik k Proses adiabatik adalah suatu proses perubahan keadaan gas (sistem) dimana tidak ada kalor yang masuk ke sistem atau keluar dari sistem (gas). Coba perhatikan gambar berikut ini. Gamb Ga mbar ar disa disamp mpin ingg menu menunj njuk ukka kann susu susuna nann n mol mol suat suatuu gas gas idea ideall yang yang mela melaku kuka kann usah usahaa dala dalam m kead keadaa aan-k n-kea eada daan an adiabati adiabatik, k, memuai memuai secara secara statis statis dari volume volume awa wall V1 ke V2. Susun Susunan annya nya mirip mirip den dengan gan pemuaian isotermal. Akan tetapi, usaha yang berbeda dilakukan dalam proses ini. Sebab wadah silinder sekarang dikelilingi oleh bahan yang menahan aliran kalor, sehingga Q = 0. fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocume fLayoutInCell1fAllowOverlap1fBehindDocument0fHidden0fLayoutInC nt0fHidden0fLayoutInCell1 ell1 Grafik P-V disamping menunjukan bahwa pada proses adiabatic terjadi perubahan suhu, tekanan, dan volume. Proses ini mengikuti rumus Poisson sebagai berikut :
P
T
= Tetap atau T1
= Tetap atau P1 = P2
= T2
dengan γ > 1, merupakan hasil perbandingan kapasitas kalor gas pada tekanan tetap C p dan kapasditas kalor gas C v. Besaran γ disebut konstanta laplace .
γ=
15 |
Karena system tidak melepas kalor, maka usaha yang dilakukan sistem hanya mengubah energi dalam. Besarnya usaha tersebut dapat ditentukan dengan penerapan persamaan integral, sehingga menghasilkan hubungan sebagai berikut.
W=
(P1V1 – P2V2)
Dari hukum termodinamika I, usaha yang dilakukan oleh gas dalam proses adiabatic juga dapat dinyatakan dalam bentuk :
W = n R (T1 – T2) C. ENER ENERGE GETI TIKA KA KIMI KIMIA A Energetika kimia adalah ilmu kimia yang mempelajari perubahan energi yang terjadi dalam proses atau reaksi. Studi ini mencakup dua aspek penting yaitu :
Penentuan atau perhitungan kalor reaksi
Stu Studi tent tentaang ara arah pros prosees dan sifa ifat-si t-sifa fatt sis sistem tem dalam lam kesetimbangan.
Ilmu pengetahuan termodinamika didasarkan atas dua postulat, yang dikenal sebagai Hukum Pertama Termodinamika dan Hukum Kedua Termodinamika. Termodinamika. Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energy system tersekat adalah tetap (asas kekekala kekekalann energy), energy), sedangka sedangkann menurut menurut huku hukum m kedu keduaa termodinam termodinamika, ika, entropi entropi sistem sistem tersekat cenderung mencapai suatu nilai maksimum (asas peningkatan entropi). Apli Ap lika kasi si Hu Huku kum m Pert Pertam amaa Term Termod odin inam amik ikaa pada pada sist sistem em kimi kimiaa adal adalah ah termokimia. Termokimia adalah studi tentang efek panas yang terjadi baik pada proses
fisis, maupun dalam reaksi kimia. Efek panas ini, yang biasanya disebut kalor reaksi, ialah energy yang dipindahkan dari atau ke system (ke atau dari lingkungan), sehingga suhu hasil reaksi menjadi sama dengan suhu pereaksi. Jika energy itu dipindahkan dari system ke lingkungan, maka reaksi yang bersangkutan merupakan reaksi eksoterm , sedangkan jika energy dipindahkan ke system
dari lingkungan, maka reaksi bersifat endoterm. Dengan diagram :
Besarnya kalor reaksi bergantung pada kondisi reaksi. Bagi reaksi pada volume tetap ( Isokhorik ) : kalor reaksi = q v = ∆U. Bagi reaksi pada tekanan tetap ( Isobarik ) : kalor reaksi = q p = ∆H. Hubungan antara ∆U dan ∆H dapat diturunkan sebagai berikut : H = U + Pv H = ∆U + ∆ (pV) Bagi reaksi gas (ideal) , ∆ (pV) = ∆ (nRT) = (∆n) RT, sehingga persamaan diatas dapat diubah menjadi, ∆H = ∆U + (∆n) RT Dengan ∆n menyatakan selisih mol gas hasil reaksi dan mol gas pereaksi. Persamaan ini memberikan hubungan antara ∆H dan ∆U pada suhu yang sama. Bagi reaksi yang tidak menyangkut gas ∆(pV) kecil sekali dibandingkan terhadap ∆U, sehingga dapat diabaikan. Bagi reaksi ini, ∆H = ∆U.
Contoh : 17 |
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3
∆H298 = -92,0 kJ
∆n = ∑ koefisien hasil - ∑ koefisien reaksi ∆n = 2 – 4 = -2 ∆U = ∆H - (∆n) RT ∆U298 = -92,0 + 2 (8,31)(298)10 -3 ∆U298 = -87,0 Kj 1. Penentua Penentuann Kalor Kalor Reaksi Reaksi Secara Secara Eksperime Eksperimenn (Kalorime (Kalorimetri) tri) Hanya Hanya reaksi-rea reaksi-reaksi ksi berkesudahan yang yang berlan berlangsu gsung ng den dengan gan cepat cepat dapat dapat ditentukan kalor reaksinya secara eksperimen. Misalnya :
Reaksi pembakaran, C (s) + O2(g) → CO2(g)
Reaksi penetralan, NaOH (aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
Reaksi pelarutan, Na 2CO3(s) + aq → Na2CO3(aq)
Penentuan ini biasanya menyangkut pengukuran perubahan perubahan suhu dari larutan atau dari air dalam kalorimeter. 2. Perh Perhit itun unga gann Kalor Kalor Reak Reaksi si Karena kebanyakan reaksi kimia dikerjakan pada tekanan tetap (Isobarik) (Isobarik) , maka pada perhitungan ini hanya diperhatikan entalpi reaksi , ∆H. a. Perhitung Perhitungan an deng dengan an mengguna menggunakan kan Huku Hukum m Hess Hess Metoda ini terutama digunakan untuk menentukan entalpi reaksi yang tidak dapat ditentukan melalui eksperimen, misalnya pada reaksi :
C(s) + O2(g) → CO(g)
Menurut Hess, entalpi reaksi tidak bergantung pada apakah reaksi yang bersangkutan berlangsung dalam satu tahap atau melalui beberapa tahap.
C(s) + O2(g) → CO(g) ∆H = ? ∆H dari reaksi ini dapat dihitung dari data entalpi pembakaran karbon dan karbon monoksida : C(s) + O2(s) → CO2(g)
CO(g) + O2(g) → CO2(g)
∆H = -393,5 kJ
∆H = -283,0 kJ
C(s) + O2(g) → CO(g)
(-)
∆H = -110,5 kJ
Perhit Perhitung ungan an dap dapat at juga juga dilaku dilakukan kan den dengan gan mengg mengguna unakan kan diagram reaksi, sebagai berikut :
C(s) + O2
∆H 3
CO2 ∆H 1
∆H 2
C(s) + O2(s) ∆H1 + ∆H3 = ∆H2 ∆H3 = ∆H2 - ∆H1 = -393,5 – (-283,0) ∆H3 = - 110,5 kJ b. Perhitungan dari data Entalpi Pembentukan standar.
19 |
Yang Yang dimak dimaksud sudkan kan den dengan gan ental entalpi pi pemben pembentuk tukan an stand standar ar suatu senyawa ialah perubahan entalpi yang terjadi dalam reaksi pembentukan satu mol senyawa terserbut dari unsur-unsurnya, dengan semua zat berada dalam keadaan standar. Besaran ini biasanya ditunjukkan dengan lambang ∆H Өf , maka entalpi standar senyawa dapat disamakan dengan entalpi pembentukan standarnya : H Өi = ∆HӨf,i , jadi bagi sembarang reaksi, αA+βB→γC+δD
Jadi, ∆HӨ = γ ∆HӨf,C + δ ∆HӨf, D – α ∆HӨf,A – β ∆HӨf,B. Dengan menggunakan ungkapan ini, maka entalpi reaksi dapat dihitung dari data entalpi pembentukan standar.
c. Perkiraan Perkiraan Entalpi Entalpi Reaks Reaksii dari dari data data Energ Energii Ikatan. Ikatan. Metoda Metoda ini, ini, yang yang han hanya ya dap dapat at diguna digunakan kan pad padaa reaksi reaksi gas, yang menyangkut zat-zat dengan ikatan kovalen, didasarkan atas anggapan bahwa :
Semua Semua ikatan ikatan dari dari suatu suatu jenis jenis terten tertentu, tu, misaln misalnya ya semu semuaa ikat ikatan an C-H C-H dala dalam m seny senyaw awaa CH 4, adal adalah ah identik.
Energi ikatan dari ikatan tertentu tidak bergantung pada senyawa dimana ikatan itu ditemukan.
Ada dua macam energi ikatan : 1) Energi disosiasi ikatan, D, yaitu perubahan entalpi
yang terjadi dalam proses pemutusan ikatan dalam
molek molekul ul dwiato dwiatom m atau atau dalam dalam pemut pemutusa usann ikatan ikatan tertentu dalam suatu senyawa. 2) Energi yang merupa merupakan kan Energi ikatan ikatan rata-rat rata-rata, a, ε, yang energy energy rata-rata rata-rata yang diperluk diperlukan an untuk untuk memutuska memutuskan n ikatan ikatan tertentu tertentu dalam semua
senyawa yang mengandung ikatan tersebut. Deng De ngan an meng menggu guna naka kann data data ener energy gy ikat ikatan an,, maka maka enta entalp lpii reak reaksi si selanjutnya dihitung berdasarkan ungkapan : ∆H = ∑ (energy ikatan pereaksi) - ∑ (energy ikatan produk)
Aplikasi Hukum Kedua Termodinamika pada system kimia adalah entropi. Entropi adalah suatu fungsi keadaan yang, secara matematik, didefinis ikan sebagai, dS = δqrev / T. Dalam ungkapan ini q rev ialah kalor yang dipertukarkan antara system
dan lingkungan secara reversible. Karena dS merupakan diferensial total, maka perubahan entorpi yang terjadi dalam setiap proses atau reaksi diberikan oleh, dS = S2 – S1 atau ∆S = S2 – S1 dengan S 1 dan S2 berturut-turut adalah entropi system dalam keadaan awal dan keadaan akhir.
Perubahan Entropi Pada Proses Fisis. a. Proses Proses yang yang tidak tidak disertai disertai denga dengann pengub pengubahan ahan fasa. fasa. Contoh : H2O (l, 25˚C, 1 atm) → H 2O (l, 75˚C, 1 atm)
b. Proses Proses pengu pengubaha bahann fasa fasa secara secara reversible reversible Kare Ka rena na pros proses es ini ini berl berlan angs gsun ungg seca secara ra isotherm dan isobar, maka perubahan entropinya dapat dihitung dengan cara mengintegrasikan mengintegrasikan persamaan.
21 |
dS = δqrev/T = dH/T = ∆H/T
Contoh : H2O(l)
H2O(g) 1 atm
c. Proses Proses pengu pengubaha bahann fasa fasa secara secara tak-revers tak-reversibel ibel Contoh : H2O (l, 25˚C, 1 atm) → H 2O (g, 100˚C, 1 atm).
D. CONTOH CONTOH SOAL DAN ATAU ATAU MASALAH MASALAH DENGAN DENGAN PEMBAHA PEMBAHASANN SANNYA YA 1. Seje Sejeni niss gas gas pada pada kead keadaa aann A dipa dipana nask skan an pada pada teka tekana nann tetap yaitu 2,0 atm dan volume awal 0,3 L, sehingga keadaa keadaanny nnyaa berub berubah ah ke keada keadaan an B volume volumenya nya 0,8 L. Hitunglah : a. Usah Usahaa yan yangg dil dilak akuk ukan an gas gas ? b. b. Luas Luas bida bidang ng ABCD ABCD ? Pembahasan :
Diketahui :
P = 2,0 atm
V1 = 0,3 L
V2 = 0,8 L
Ditanyakan : W = ? Jawaban : a. W = P∆V
2,0 atm
0,3 L
0,8 L
= (2,0 atm) (0,8 L – 0,3 L) W = 1,0 L atm b. b. L AB ABCD = DC DC x DA = (0,8 L – 0,3 L) (2 atm) L ABCD = 1,0 L atm. 2. Dua mol mol gas argon argon memuai memuai secar secaraa isother isothermal mal pada pada suhu suhu 27˚C, dari volume awal 0,025 m 3 ke volume akhir 0,050 m3. Tentukan usaha yang dilakukan gas argon?.(R=8,31 J/mol K). Pembahasan :
Diketahui :
n = 2 mol
V1 = 0,025 m 3
V2 = 0,050 m3
T = (27 + 273) K = 300 K
R = 8 31 J/mol K
Ditanyakan : W = ? Jawaban :
W = nRT ln
= (2 mol) (8,31 J/mol K) (300K) ln = (4986 J) (ln 2) 23 |
W = 3456 Joule.
BAB III
MANFAAT DAN NILAI-NILAI
YANG TERKANDUNG DALAM KONSEP FISIKA DAN KIMIA
A. Manfaat Ilmu termodinamika ini bermanfaat untuk memberikan batasan-batasan dalam pemanfaatan energi dalam bentuk kalor dan usaha, agar pemakaian energi efektif, efisien dan dan tepa tepatt guna guna.. Hu Huku kumm-hu huku kum m term termod odin inam amik ikaa bese besert rtaa kons konsep ep kalo kalorr dan dan suhu suhu memungkinkan kita menjelaskan bagaimana mesin-mesin kalor bekerja, sebuah lemari es dapat mendinginkan makanan didalamnya, atau radiator mobil bekerja. Pada proses adiabatic sangat penting dalam bidang rekayasa. Beberapa contoh proses adiabatic meliputi pemuaian gas panas dalam suatu mesin diesel. Pemuaian gas
cair dalam system pendingin dan langkah kompresi dalam esin diesel. B. Nilai – Nilai Nilai Yang Terkandu Terkandung ng Dalam Konsep Konsep Fisika Fisika dan dan Konsep Konsep Kimia Sebagian orang yang rendah pengetahuan keislamannya beranggapan bahwa al-Qur’an adalah sekedar kumpulan cerita - cerita kuno yang tidak mempunyai manfaat yang signifikan terhadap kehidupan modern, apalagi jika dikorelasikan dengan kemajuan iptek
saat
ini.
Al-Qu Al-Qur’a r’ann menu menuru rutt mere mereka ka cuku cukupl plah ah diba dibaca ca untu untukk seke sekeda darr mend mendap apat atka kann paha pahala la bacaannya, bacaannya, tidak untuk digali kandungan ilmu didalamnya, apalagi untuk dapat menjawab permasalahan-permasalahan permasalahan-permasalahan dunia modern dan diterapkan dalam segala aspek kehidupan, hal itu adalah sesuatu yang nonsense. Sete Setela lahh kita kita meng menget etah ahui ui beta betapa pa ting tinggi gi perh perhat atia iann Isla Islam m terh terhad adap ap ilmu ilmu pengetahuan dan betapa Allah SWT mewajibkan kepada kaum muslimin untuk belajar dan terus belajar, maka Islampun telah mengatur dan menggariskan kepada ummatnya agar mereka menjadi ummat yang terbaik (dalam ilmu pengetahuan dan dalam segala hal) dan dan agar agar mere mereka ka tida tidakk sala salahh dan dan ters terses esat at,, deng dengan an memb member erik ikan an bing bingka kaii sumb sumber er pengetahuan.
190} ِب َ ْ َ اْ يِوْ ُ ٍت ََ ِرهَ ّواَ ِ ْ ّا ِ َ ِخْ واَ ض ِ رْ َ ا ْوَ ِواتَ مَسّ اِلق ْخَ يِ فإ ّنِ} َ ْلَخَ َ َ ّرَ ض ِ رْ َ ا ْوَ ِواتَمَسّ اِلق ْخَ يِ فَونُ ّ َ َ َو َ ْ هِ ِ ُجُ ىَلَ وَ اًدعُ ُوَ ً َ ِ َ اَونُ ك ُذْ َ َ ذِ ّا 191} ِر ّ اَذابََ َ ِ فَ َ َحَ ْ ُ ً طِ َ اَذَ } Artinya : “ Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan silih bergantinya malam dan siang terdapat tanda-tanda bagi orang-orang yang berakal. Yaitu orangorang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadaan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi seraya berkata “ya Tuhan kami, kami, tiada tiadala lah h engkau engkau menci mencipt ptaka akan n ini dengan dengan sia-s sia-sia ia.. Maha Maha suci suci engka engkau, u, maka maka peliharalah kami dari siksa neraka”.(QS. Ali Imran : 190-191)
Allah SWT telah memerintahkan manusia untuk memikirkan alam semesta dan mengambil berbagai hukum serta manfaat darinya. Tidak ada satu ilmu-pun yang tidak bermanfaat bagi kehidupan kita. Jika kita merenungkannya dengan seksama, maka kita akan mampu meyingkap sesuatu yang belum kita ketahui. Sama halnnya dengan ilmu termodinamika ini, terutama tentang proses-proses yang terjadi dalam termodinamika gas 25 |
ini.
80} َونُ ِ ُ ُ ْ ُ أَ آَ ِف َ اًر َ ِ َ خْ َ اْ ِ َ شّ ا َ ُ َ َ عَجَ ِذ اّ } Artinya : “ yaitu Tuhan yang menjadikan untukmu api dari kayu yang hijau, maka tibatiba kamu menyalakan (api) dari kayu itu.”(QS. Yasin : 80).
Ayat ini menjelaskan tentang betapa banyaknya sumber energy yang telah Allah siapkan untuk kita. Dalam proses penyalaan api-pun terjadi banyak sekali reaksi dan proses yang melibatkan gas. Disinilah peran dari proses termodinamika gas. Proses termodinamika gas memberikan batasan-batasan dalam pemanfaatan energy itu. Nilai Praktis Konsep Kon sep huk hukum um proses proses termod termodina inamik mikaa gas ini dipela dipelajar jarii dan diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Pada proses isothermal, contohnya adalah proses pada gas untuk menyelam. Pada proses isobaric, contohnya proses gas yang digunakan pada balon udara. Pada Pada umumn umumnya ya terjad terjadii pada pada sistem sistem yang yang mempun mempunyai yai kontak langsung dengan tekanan atmosfer bumi yang dianggap
konstan
(misal: reaksi biokimia) Pada proses isokhorik, contohnya adalah proses gas pada mesin sterilisasi. Pada Pada proses proses adiab adiabati atic, c, con contoh tohnya nya adalah adalah
proses proses
yang terjadi pada mesin diesel.
Nilai Religius Mempelajari konsep proses termodinamka gas ini kita dapat mengetahui
bahwa Allah SWT telah memerintahkan memerintahkan manusia untuk memikirkan alam semesta dan mengambil berbagai hukum serta manfaat darinya. Tidak ada satu ilmu-pun yang tidak bermanfaat bagi kehidupan kita. Jika kita merenungkannya dengan seksama,
maka kita akan mampu meyingkap sesuatu yang belum kita ketahui. Sama halnnya dengan ilmu termodinamika ini, terutama tentang proses-proses yang terjadi dalam termodinamika gas ini.
Nilai Intelektual Konsep proses termodinamika gas ini, kita dapat menjelaskan bagaimana
mesi mesin-m n-mes esin in kalo kalorr beke bekerja rja,, sebu sebuah ah lema lemari ri es dapa dapatt mend mendin ingi gink nkan an maka makana nann didalamnya, atau radiator mobil bekerja secara logis? Mesin-mesin itu bekerja bukan karena adanya unsur magic atau sihir seperti yang orang-orang primitive pikirkan.
Nilai Pendidikan . Proses isokhorik adalah proses perubahan keadaan gas (sistem) pada
volume tetap maka akan menghasilkan usaha sama dengan nol. Atau dengan kata lain hasilnya adalah nol. Begitu juga dengan kehidupan kita. Jika kita tidak melakukan perubahan terhadap watak kita yang keras atau watak buruk kita, kita membiarkan sifat itu tetap ada pada diri kita. Maka sama saja dengan semua yang telah kita lakukan adalah sia-sia. Tidak menghasilkan apa-apa dan tidak mempunyai nilai guna bagi orang-orang disekitar kita. Lalu untuk apa kita ada di dunia ini jika kita tidak mempunyai arti bagi orang lain? Itulah yang harus kita renungkan.
Nilai sosial-politik Proses adiabatik adalah suatu proses perubahan keadaan gas (sistem)
dimana tidak ada kalor yang masuk ke sistem atau keluar dari sistem (gas) atau kalor sama dengan nol. Hal ini terjadi karena adanya bahan penahan aliran kalor yang ada di pasang pada system. Begitu juga dalam social-politik. Kalor itu kita ibaratkan dengan nafsu amarah. Dewasa ini banyak sekali para politisi yang cepat sekali naik pitam, hanya karena pendapatnya tidak disetujui. Berdasarkan proses adiabatic ini, semestinya para politisi dapat menahan amarah yang ingin dikeluarkan dan dapat meng menghi hind ndar arii amar amarah ah para para poli politi tisi si lain lain yang yang ada ada dise diseki kita tarn rnya ya.. De Deng ngan an cara cara memberikan isolator pada diri kita sendiri. Dan isolator itu adalah keimanan dan ketakwaan kita, serta sikap menghargai antar sesama manusia. .
27 |
BAB IV
SIMPULAN
Peng Penget etah ahua uann akan akan fisi fisika ka dasa dasarr sang sangat atla lahh dibu dibutu tuhk hkan an dala dalam m rang rangka ka membangun konsep pemahaman terhadap penggunaan fisika dalam kehidupan sehari-hari. Mengingat fisika sebagai fondasi dari ilmu alam, maka sudah sewajarnyalah bila ilmu fisika menjadi ilmu wajib bagi para ilmuwan, peneliti dan para mahasiswa. Seiring berjalannya waktu, ilmu fisika pun menjadi semakin kompleks. Gas, sebagai salah satu sifat dan bentuk alam, memiliki karakteristik yang khas. khas. Berbeda Berbeda deng dengan an bentuk bentuk zat lainnya, karakteristik karakteristik gas sangat sangat erat kaitannya kaitannya deng dengan an tekanan, temperatur dan volume. Beberapa teori dan hukum yang sangat mempengaruhi dala dalam m pema pemaha hama mann sifa sifatt gas gas yang yang dian dianta tara rany nyaa adal adalah ah teor teorii kine kineti tikk gas gas dan dan huku hukum m termodinamika Termodinamika dalam arti luas adalah pengkajian hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energy. Termodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang membahas suhu, kalor, dan besaran makroskopik lainnya yang berkaitan. Proses termodinamika gas merupakan proses yang berhubungan dengan usaha yang dilakukan oleh gas yang berkaitan dengan perubahan suhu, volume, tekanan, dan energi dalam gas. Proses tersebut adalah proses isotermal, proses isokhorik, proses isobarik, dan proses adiabatic. Proses isotermal adalah proses perubahan keadaan gas (sistem) pada suhu tetap. Proses isokhorik adalah proses perubahan keadaan gas (sistem) pada volume tetap. Proses isobarik adalah proses perubahan keadaan gas (sistem) pada tekanan tetap. Proses adiabatik adalah suatu proses perubahan keadaan gas (sistem) dimana tidak ada kalor yang masuk ke sistem atau keluar dari sistem (gas).
Energetika kimia adalah ilmu kimia yang mempelajari perubahan energi yang terjadi dalam proses atau reaksi. Studi ini mencakup dua aspek penting yaitu penentuan atau perhi perhitun tungan gan kalor kalor reaksi reaksi,, dan studi studi tentan tentangg arah arah proses proses dan sifatsifat-sif sifat at sistem sistem dalam dalam keseti kesetimba mbanga ngan. n. Aplika Aplikasi si Huk Hukum um Pertam Pertamaa Termod Termodina inamik mikaa pad padaa sistem sistem kimia kimia adalah adalah termokimia. Termokimia adalah studi tentang efek panas yang terjadi baik pada proses fisis,
maupun dalam reaksi kimia. Aplikasi Hukum Kedua Termodinamika pada system kimia adalah entropi. Entr Entro opi
adal adalah ah
suat suatu u
fung fungs si
kead eadaan aan
yang ang,
sec secar ara a
matem atemat atiik,
didefinisikan sebagai, dS = δqrev / T. Dalam ungkapan ini q rev ialah kalor yang
dipertukarkan antara system dan lingkungan secara reversible.
29 |
DAFTAR ISTILAH
Adiabatik : Suatu proes perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari system.
Efisiensi mesin : Perbandingan usaha yang dilakukan terhadap kalor masukan yang diberikan.
Energi disosiasi ikatan : Perubahan entalpi yang terjadi dalam proses pemutusan ikatan dalam molekul dwiatom atau dalam pemutusan ikatan tertentu dalam suatu senyawa.
Ener Energi gi ikat ikatan an rata rata-ra -rata ta : Meru Merupa paka kann ener energy gy rata rata-ra -rata ta yang yang dipe diperlu rluka kann untu untuk k memutuskan ikatan tertentu dalam semua senyawa yang mengandung ikatan tersebut.
Entalpi : Perubahan energy panas suatu zat.
Entalp Entalpii pembe pembentu ntukan kan standa standar r : Peru Peruba baha hann enta entalp lpii yang yang terj terjad adii dala dalam m reak reaksi si pembentukan satu mol senyawa terserbut dari unsur-unsurnya, dengan semua zat berada dalam keadaan standar.
Entropi
:
Suatu
fungsi
keadaan
didefinisikan didefinisikan sebagai, dS = δqrev / T.
yang,
secara
matematik,
Gas : Suatu fase benda yang tidak mempunyai wujud yang bisa menempati ruang.
Gas ideal : Gas dimana melekul-melekul gas dapat dianggap tanpa ukuran atau berupa titik, dan antara melekul-melekul gas tak ada gaya-gaya yang bekerja, atau dengan kata lain kita dapat menyebutkan bahwa gas ideal adalah gas sempurna.
31 |
Ikatan kovalen : Sejenis ikatan kimia yang dikarakterisasikan oleh pasangan elektron yang saling terbagi (kongsi elektron) di antara atom-atom yang berikatan.
Inte Integr gral al : Ke Keba bali lika kann dari dari pros proses es diferensiasi diferensiasi,, inte integr gral al dite ditemu muka kann meny menyus usul ul ditemukannya masalah dalam diferensiasi di mana matematikawan harus berpikir bagaimana menyelesaikan menyelesaikan masalah yang berkebalikan dengan solusi diferensiasi.
Isobarik : Proses perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.
Isokhorik : Proses perubahan keadaan gas pada volume tetap.
Isotermal : Proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap.
Kalor : Merupakan sejumlah energy yang ditransfer akibat adanya perubahan suhu.
Kalor reaksi : Energy yang dipindahkan dari atau ke system (ke atau dari lingkungan), sehingga suhu hasil reaksi menjadi sama dengan suhu pereaksi.
33 |
Kimia : Ilmu yang mempelajari mengenai komposisi dan sifat zat atau materi dari skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta interaksi mereka untuk membentuk materi yang ditemukan sehari-hari.
Lingkungan : Semua yang ada disekitar system.
Mesin Kalor/Mesin Pemanas : Suatu alat atau sistem yang berfungsi untuk mengubah energi kalor atau energi panas menjadi energi usaha atau energi mekanik.
Mesin Pendingin/Refrigerator : Suatu alat atau sistem yang berfungsi untuk secara nett nettoo memi memind ndah ahka kann kalo kalorr dari dari rese reserv rvoa oarr ding dingin in ke rese reserv rvoa oarr pana panass deng dengan an menggunakan menggunakan usaha luar.
Proses Irreversibel : Kebalikan dari proses reversibel, proses yang tidak dapat kembali dari keadaan akhir menuju kekeadaan awal melalui jalan yang sama.
Proses Reversibel : Merupakan proses dari suatu keadaan awal ke keadaan tertentu dan dari keadaan akhir tersebut dimungkinkan terjadinya proses balik ke keadaan awal kembali melalui jalan yang sama. Sedemikian rupa dengan mudah jika pada sistem dikenai kondisi tertentu.
Reaksi eksoterm : Energy yang dipindahkan dari system ke lingkungan.
Reaksi endoterm : Energy dipindahkan ke system dari lingkungan.
Reaksi kimia : Suatu keadaan/reaksi keadaan/reaksi yang berlangsung secara kimiawi.
Reserv Reservoir oir : Benda Benda yang yang massa massanya nya sedem sedemiki ikian an besar besar sehing sehingga ga ben benda da itu dapat dapat menyer menyerap ap atau atau membu membuang ang sejuml sejumlah ah kalor kalor yang yang tak terba terbatas tas ban banyak yaknya nya tanpa tanpa meni menimb mbul ulka kann peru peruba baha hann temp temper erat atur ur yang yang bera berart rtii atau atau peru peruba baha hann koor koordi dina natt termodinamik lainnya.
Siklus/Daur : Proses terus -menerus yang merupakan sederetan proses yang terdiri atas beberapa tahapan dari suatu keadaan setimbang ke keadaan setimbang lain, kemu kemudi dian an kemb kembal alii lagi lagi ke kead keadaa aann seti setimb mban angg semu semula la yang yang hasi hasiln lnya ya adal adalah ah pengubahan pengubahan kalor menjadi kerja atau usaha luar.
Sistem : Kumpulan benda-benda yang kita tinjau.
Sistem terbuka : System yang terjadi pertukaran energi dan materi dengan lingkungan.
Sistem terisolasi : System yang tidak terjadi pertukaran energi maupun materi dengan
lingkungan.
Sistem tertutup : System yang terjadi pertukaran energi tetapi tidak terjadi pertukaran materi dengan lingkungan.
Suhu : Derajat panas dinginnya suatu benda.
Tekanan : Gaya per satuan luas,dimana gaya dan luas berbanding terbalik.
Termo Termodin dinami amika ka : Caban Cabangg ilmu ilmu fisika fisika yang yang memus memusatk atkan an perhat perhatian ian pad padaa energ energii (terutama energi panas) dan transformasinya.
Termokimia : Studi tentang efek panas yang terjadi baik pada proses fisis, maupun dalam reaksi kimia.
Turunan : Suatu objek yang berdasarkan atau dibuat dari suatu sumber dasar.
Volu Vo lume me : Suat Suatuu besa besara rann turu turuna nann yang yang memp mempun unya yaii satu satuan an m 3 atau Liter,yan Liter,yangg menyatakan kapasitas isi sebuah benda.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Hiskia. Drs. & Ir. M.S. Tupamahu. 2001. STOIKIOMETRI ENERGETIKA KIMIA. Bandung : PT. Citra Aditya Bakti. 35 |
Brady, James E. 1998. Kimia Universitas Asas dan Struktur . Jakarta : Bina Rupa Aksara. Foster, Bob. 1997. TERPADU FISIKA SMU JILID 3. Jakarta : Erlangga. Giancoli, Douglas C.1998. FISIKA. Jilid I. Edisi kelima. Jakarta : Erlangga. Kanginan, Marthen. 1995. FISIKA 2000 . Jakarta : Erlangga. Keenan, W. Charles. 1999. ILMU KIMIA UNTUK UNIVERSI UNIVERSITAS. TAS. Jilid I . Jakarta : Erlangga. Soedojo, Peter. 1986. AZAS–AZAS ILMU FISIKA. Jilid I . Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
http://wikipedia.com
37 |
http://fisika.net
http://sarwanto.staff.fkip.uns.ac.id
39 |
