Dokumen Tentang TERMODINAMIKA

TERMODINAMIKA TERMODINAMIKA

Termodinamika berasal dari kata termo (thermos) yang artinya panas atau kalor dan dinamika Termodinamika berasal dari kata termo (thermos) yang artinya panas atau kalor dan dinamika (dynamic) yang artinya perubahan atau kerja. Jadi, termodinamika adalah hukum-hukum (dynamic) yang artinya perubahan atau kerja. Jadi, termodinamika adalah hukum-hukum  pergerakan panas dan perubahan dari panas menjadi bentuk-b

 pergerakan panas dan perubahan dari panas menjadi bentuk-bentuk energi yang lain.entuk energi yang lain.

Ada 5 tipe sistem pada termodinamika:

Ada 5 tipe sistem pada termodinamika:

1.

1. Sistem terbuka Sistem terbuka : sistem : sistem yang terjadi perubahan jumlah yang terjadi perubahan jumlah materi.materi.

2.

2. Sistem tertutup: sistem yang tidak terjadi perubahan jumlah materi.Sistem tertutup: sistem yang tidak terjadi perubahan jumlah materi.

3.

3. Sistem isotermal: sisSistem isotermal: sistem pada suhu yang tetap.tem pada suhu yang tetap.

4.

4. Sistem adiabatik: sistem yang tidak terjadi perpindahan panas antar sistem &Sistem adiabatik: sistem yang tidak terjadi perpindahan panas antar sistem &

lingkungan.

lingkungan.

5.

5. Sistem terisolasi: sistem yang tidak terjadi perpindahan panas & kerja antar sistem &Sistem terisolasi: sistem yang tidak terjadi perpindahan panas & kerja antar sistem &

lingkungan.

lingkungan.

Sistem pada Termodinamika:

Sistem pada Termodinamika:

Setiap sistem dimana berlangsung suatu proses fisika atau kimia, dapat berupa hal yang 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 sederhana seperti pemanasan air dalam gelas piala dan yang sangat kompleks seperti reaksi  biokimia yang terjadi dalam tubuh manusia.

 biokimia yang terjadi dalam tubuh manusia.

SISTEM

SISTEM

⇄⇄

^{LINGKUNGANLINGKUNGAN}

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

 1 =   ² 2

3. Hukum Gay-Lussac (Volume Tetap)

  =

atau

 1

 1 =   ² 2

4. Hukum Gas Ideal Umum

.=..

Keterangan:

P: Tekanan gas (atm) V: Volume gas (L) n: Jumlah mol gas (mol)

R: Tetapan gas (0.082 L.atm/mol/K)

T: Suhu gas (K)

Perumusan Kerja (W) Tekanan –  Volume:

Ekspansi gas di dalam suatu sistem silinder yang dilengkapi dengan piston yang dapat

 bergerak bebas dengan mengabaikan 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 atau W = –  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 mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem 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 sistem.

 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 (Q) dan kerja (W) pada proses isobarik tidak ada yang bernilai nol. Dengan demikian,  persamaan hukum pertama termodinamika tetap utuh seperti semula.

Perumusan dan perhitungan ∆E sistem:

1. Pada volume tetap :

∆E = Qv atau ∆E = Cv. ∆T

2. Pada tekanan tetap :

Qp= ∆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.∆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 = (  ² 1 ) ^{−1}

^atau

 1

 2 = (  ¹ 2 ) ^{−1/}

 =  

Cv =

3

2  

^ Monoatomik. Contoh: Fe, He, Ne, dll Cv =

5

2  

^ Diatomik. Contoh: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br 2, & I2

Cv =

7

2  

^ Molekul. Contoh: H2O, H2SO4, HNO3, dll Cp = Cv + R

Keterangan: R = 8.314 J/K/mol

Istilah ∆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 Entalpi:

1. Entalpi Pembentukan: reaksi pembentukan senyawa dari atom  –   atom yang bersifat monoatomik atau diatomik.

Contoh: Pembentukan H2O

Reaksi: H2(g)+¹/2 O2(g)

→

^{H2O(l) ∆Hof  = a kJ}

2. Entalpi Penguraian: reaksi penguraian senyawa menjadi atom  –   atom yang bersifat monoatomik atau diatomik.

Contoh: Penguraian H2O

Reaksi: H2O(l)

→

 ^{H2(g) + 1/2 O2(g) ∆Hod = b kJ}

3. Entalpi Pembakaran: reaksi pembakaran oleh O2 menjadi CO2 dan H2O.

Contoh: Pembakaran C2H6

Reaksi: C2H6(g) + ⁷/2O2(g)

 →

^{2 CO2(g) + 3 H2O(l) ∆Hoc = c kJ}

Entalpi Reaksi Pembentukan Standar adalah nilai ∆H untuk membentuk 1 mol suatu senyawa

dari unsur –  unsur pembentuknya yang diukur pada suhu 298 K & tekanan 1 atm.

∆H^oreaksi = ∑ ∆H^of(produk) – ∑ ∆H^of(reaktan)

∆H^oreaksi = (+)

 →

 Reaksi Endoterm

∆H^oreaksi = ( – )

→

 Reaksi Eksoterm

Ketergantungan ∆H^of  pada suhu :

∆H^of(T2) = ∆H^of(T1)+∆Cpreaksi.(T2-T1)

Hukum Termodinamika II

Sistem terisolasi yang berlangsung spontan, mengalami peningkatan entropi.

 Proses spontanadalah 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= ∆H

Rumus Perubahan Energi Gibbs (∆G):

∆G= ∆HT.∆S

Keterangan:

∆G < 0: Spontan

∆G > 0: Tidak Spontan

Proses reversible:

1.

∆= ^∆ _ →

  Untuk tidak terjadi perubahan suhu, tetapi perubahan wujud. (Proses Peleburan H2O(s,273K)

 →

 ^H2O(l,273K); Proses Penguapan H2O(l,373K)

→

 ^H2O(g,373K))

2.

∆ =. ^ _ ^ _ →

 Untuk perubahan suhu, tetapi tidak terjadi perubahan wujud.

Proses irreversible: Spontan

∆ > ^∆ _ → ∆HT.∆S<0

 ^(Spontan)

∆=... ^ _ ^ _ →

 Jika diketahui tekanan awal (P1) & tekanan akhir (P2)

∆ = ... ^ _ ^ _ →

  Jika diketahui aktivitas solute keadaan awal (a1) & aktivitas solute 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-gas- ideal.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