TERMODINAMIKA
Termodinamika berasal dari kata termo (thermos) yang artinya panas atau kalor dan dinamika (dynamic) yang artinya perubahan atau kerja. Jadi, termodinamika adalah hukum-hukum pergerakan panas dan perubahan dari panas menjadi bentuk-bentuk bentuk-bentuk energi yang lain.
Ada 5 tipe sistem pada termodinamika: 1. Sistem terbuka : sistem yang terjadi perubahan jumlah materi. 2. Sistem tertutup: sistem yang tidak terjadi perubahan jumlah materi. 3. Sistem isotermal: sistem sis tem pada suhu yang tetap. 4. Sistem adiabatik: sistem yang tidak terjadi perpindahan panas antar sistem & lingkungan. 5. Sistem terisolasi: sistem yang tidak terjadi perpindahan panas & kerja antar sistem & lingkungan.
Sistem pada Termodinamika: Setiap sistem dimana berlangsung suatu proses fisika atau kimia, dapat berupa hal yang sederhana seperti pemanasan air dalam gelas piala dan yang sangat kompleks seperti reaksi biokimia yang terjadi dalam tubuh manusia. SISTEM
⇄
LINGKUNGAN
Hukum - Hukum Dasar Gas Ideal 1. Hukum Boyle (Suhu Tetap) “Tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya asalkan s uhunya tetap.”
. = atau
1. 1 = 2 . . 2 2. Hukum Charles (Tekanan Tetap) “Volume gas berbanding lurus dengan suhunya asalkan tekanannya tetap.”
= atau
1 = 2 1 2 3. Hukum Gay-Lussac (Volume Tetap)
= atau
1 = 2 1 2 4. Hukum Gas Ideal Umum
.=.. Keterangan: P: Tekanan gas (atm)
R: Tetapan gas (0.082
V: Volume gas (L)
L.atm/mol/K)
n: Jumlah mol gas (mol)
T: Suhu gas (K)
Perumusan Kerja (W) Tekanan – Tekanan – Volume: Volume: Ekspansi gas di dalam suatu sistem silinder yang dilengkapi dengan piston yang dapat bergerak bebas dengan mengabaikan energi energi gesekan. Sistem berlangsung pada tekanan luar (Pext) tetap dan pada temperatur tetap. Bila V2>V1,
V1 V2 : Ekspansi (Pemuaian Volume)
V2 V1 : Kompresi (Penekanan Volume)
Tekanan yang bekerja pada gas: W = – = – P.∆V P.∆V
atau
W = – n.R.T n.R.T
Hukum - Hukum Dasar Termodinamika: 1. Hukum Awal “Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.”
2. Hukum Termodinamika I Pada dasarnya merupakan hukum kekekalan energi, yaitu: energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan; energi hanya dapat diubah dari satu bentuk menjadi bentuk yang lain.
3. Hukum Termodinamika II Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.
4. Hukum Termodinamika III Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem sist em mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem siste m akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
Hukum Termodinamika I
Persamaan:
∆=+ Keterangan: ∆E
: Perubahan Energi
Q
: Kalor atau Panas
W
: Kerja
Ketentuan dalam menggunakan persamaan Hukum Termodinamika I:
Kalor a. Sistem menyerap panas, nilai Q = (+) b. Sistem melepaskan panas, nilai Q = ( – )
Kerja
Sistem melakukan kerja, nilai W = ( – )
Sistem menerima kerja, nilai W = (+)
Hukum pertama termodinamika dilakukan dalam empat proses antara lain:
Proses Isotermal Dalam proses ini, suhu sistem dijaga agar selalu konstan. Suhu gas ideal berbanding lurus dengan energi dalam gas ideal dan tekanan siste m.
Proses Adiabatik Dalam proses adibiatik, tidak ada kalor yang ditambahkan pada sistem atau meninggalkan sistem (Q = O). Proses adibiatik bisa terjadi pada sistem tertutup yang terisolasi dengan baik. Untuk sistem tertutup yang terisolasi dengan baik, biasanya tidak ada kalor yang dengan seenaknya mengalir ke dalam sistem atau meninggalkan sistem. Proses adibiatik juga bisa terjadi pada sistem tertutup yang tidak terisolasi. Proses dilakukan dengan sangat cepat sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju sistem atau meninggalkan sistem.
Proses Isokhorik
Dalam proses isokhorik, volume sistem dijaga agar selalu konstan. Karena volume sistem selalu konstan. Maka sistem tidak bisa melakukan kerja pada lingkungan. Demikian juga sebaliknya, lingkungan tidak bisa melakukan kerja pada sistem.
Proses Isobarik
Dalam proses isobarik, tekanan sistem dijaga agar selalu konstan. Karena yang konstan adalah tekanan, maka perubahan energi dalam (∆U), kalor (∆U), kalor (Q) dan kerja (W) pada proses isobarik tidak ada yang bernilai nol. Dengan demikian, persamaan hukum pertama termodinamika tetap utuh seperti semula.
Perumusan Perumusan dan perhitungan ∆E sistem: sistem : 1. Pada volume tetap : ∆E = Qv
atau
∆E = Cv. ∆T
2. Pada tekanan tetap : Qp = ∆H ∆H
atau
∆H = Cp. ∆T
Catatan: Untuk Entalpi Untuk setiap perubahan dari keadaan awal ke keadaan akhir yang tidak ada terdapat substans gas ∆H = ∆E
Bila ada gas: ∆H = ∆E + P. P .∆V atau ∆H = ∆E + ∆n.R.T
Ekspansi reversible gas ideal secara isothermal: WMAX =
...
atau
WMAX =
...
Ekspansi reversible gas ideal secara adiabatik: WMAX =
.∆
1 = (2)−1 2 1
atau
1 = (1)−1/ 2 2
= 3 Monoatomik. Contoh: Fe, He, Ne, dll 2 5 Cv = Diatomik. Contoh: H 2, N2, O2, F2, Cl2, Br 2, & I2 2 7 Cv = Molekul. Contoh: H 2O, H2SO4, HNO3, dll 2 Cv =
Cp = Cv + R
Keterangan: R = 8.314 J/K/mol
Istilah ∆H ∆H pada perubahan fisika & kimia: 1. Pada perubahan fisika:
Panas Sublimasi
Panas Peleburan
Panas Penguapan
Panas Pelarutan
2. Pada perubahan kimia:
Panas Pembentukan
Panas Pembakaran
Panas Oksidasi
Panas Hidrolisis
Jenis – Jenis – Jenis Jenis Entalpi: 1. Entalpi Pembentukan: reaksi pembentukan senyawa dari atom – atom yang bersifat monoatomik atau diatomik. Contoh:
Pembentukan H 2O
Reaksi:
H2(g) + 1/2 O2(g)
→H O 2
(l)
∆Hof = = a kJ
2. Entalpi Penguraian: reaksi penguraian senyawa menjadi atom – atom yang bersifat monoatomik atau diatomik. Contoh:
Penguraian H2O
Reaksi:
H2O(l)
→ H
2(g) +
1
∆Hod = b kJ
/2 O2(g)
3. Entalpi Pembakaran: reaksi pembakaran oleh O2 menjadi CO2 dan H 2O. Contoh:
Pembakaran C 2H6
Reaksi:
C2H6(g) + 7/2 O2(g)
→ 2 CO
2(g) +
3 H2O(l)
∆Hoc = c kJ
Entalpi Reaksi Pembentukan Standar adalah nilai ∆H untuk membentuk 1 mol suatu senyawa dari unsur – unsur – unsur unsur pembentuknya yang diukur pada suhu 298 K & tekanan 1 atm. ∆Ho reaksi = ∑ ∆Hof(produk) – ∑ – ∑ ∆Hof(reaktan)
→ Reaksi Endoterm ∆H reaksi = ( – – ) → Reaksi Eksoterm ∆Ho reaksi = (+) o
Ketergantungan ∆H of pada pada suhu : ∆Hof(T2) = ∆Hof(T1) + ∆Cpreaksi.(T2-T1)
Hukum Termodinamika II
Sistem terisolasi yang berlangsung spontan, spontan, mengalami peningkatan entropi. Proses spontan adalah setiap proses yang berlangsung tanpa bantuan energi. Entropi adalah tingkat ketidakteraturan.
Pada Sistem yang Tidak Terisolasi: ∆Ssistem + ∆Slingkungan = ∆Stotal
Keterangan : ∆Stotal > 0 : Proses Spontan ∆Stotal < 0 : Proses Tidak Spontan
Rumus Perubahan Entropi (∆S): (∆S):
∆S= ∆H
Rumus Rumus Perubahan Energi Gibbs (∆G): (∆G) :
∆G= ∆HT.∆S Keterangan: ∆G < 0: Spontan ∆G > 0: Tidak Spontan
Proses reversible: 1.
∆= ∆ → Untuk tidak terjadi perubahan suhu, tetapi perubahan wujud. (Proses Peleburan H O → H O ; Proses Penguapan H O → H O ) ∆ =. → Untuk perubahan suhu, tetapi tidak terjadi perubahan wujud. 2
2.
(s,273K)
2
(l,273K)
2
(l,373K)
2
(g,373K)
Proses irreversible: Spontan
∆ > ∆ → ∆HT.∆S<0 (Spontan) ∆=... → Jika diketahui tekanan awal (P ) & tekanan akhir (P ) ∆ = . . . . → Jika diketahui aktivitas solute keadaan awal (a ) & aktivitas solute 1
2
1
keadaan akhir (a2).
SUMBER MATERI TERMODINAMIKA
http://akrizz.blogspot.com/2012/08/materi-termodinamika.html http://www.indogeek.com/2015/01/hukum-boyle-gay-lussac-rumus-persamaan-gasideal.html http://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamika http://fisika-ogiwahyudi.blogspot.com/2010_06_01_archive.html http://kimiauntukkita.blogspot.com/2008/08/hukum-pertama-termodinamika.html http://titin-chemist.blogspot.com/2011/09/fase.html
