Skip to content
Iklan

Hukum Pertama Termodinamika : Konsep Konsep


sebuah bagian penting yang tak dapat dipisahkan dari semua hal kompleks yang akan kita pelajari nanti yaiut hal dasar seperti sistem, lingkungan, sistem terbuka ataupun sistem tertutup. komponen komponen tersebutlah yang membentuk konsep dasar seperti kerja, kalor dan energi yang ada untuk menghasilkan berbagai hal lain yang akan muncul lebih lanjut jika dipelajari.

 

2.1       Kerja, Kalor, dan Energi

Kerja adalah proses yang menghasilkan perubahan. Jika proses itu tidak dapat digunakan untuk menghasilkan perubahan kedudukan sebuah beban, maka proses situ tidak bisa disebut sebagai kerja.

Kalor adalah hasil dari energi yang berubah karena adanya perbedaan temperatur sistem dan temperatur lingkungan. Diatermik adalah peristiwa yang memungkinkan suatu sistem melakukan pemindahan energi sebagai kalor. Sedangkan adiabatik adalah peristiwa yang tidak memungkinkan terjadinya pemindahan energy sebgai kalor

Energi adalah kapasitas sistem untuk melakukan ‘kerja’. Jika kita melakukan kerja pada system yang terisolasi (misalnya dengan memampatkan gas atau dengan memutar pegas), artinya kita menambah kapasitasnya untuk melakukan kerja sehingga menambah energinya. Energi yang dimiliki oleh suatu benda disebut energi dalam. Dilambangkan dengan U.

2.2       Hukum Pertama

Energi dalam adalah energi total dari suatu sistem.

U = Uf  – Ui

            Energi dalam suatu system besarnya tetap, kecuali jika diubah dengan melakukan kerja atau dengan pemanasan.

Dalam eksperimen membuktikan, pertama, energi dalam sistem yang terisolasi adalah tetap. Dengan kata lain, energi bersifat kekal. Bukti kekekalan energi adalah kemustahilan untuk membuat mesin yang bergerak terus menerus bekerja tanpa bahan bakar. Dengan adanya kalor maka dapat mengubah energi dari suatu sistem.

 

Kerja dan Kalor

2.3 Kerja Mekanisme

Kerja mekanisme adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan objek sepanjang jarak dz melawan gaya yang menentang F, dengan rumus :

dw = – F dz

tanda negatif berarti jika sistem menggerakkan objek melawan gaya yang menentangnya maka energi dalam sistem turun.

Dalam medan gravitasi, kerja dihitung dengan rumus :

w = – mgh

 

2.4 Kerja Pemampatan dan Pemuaian

Dalam termodinamika kerja dapat dihitung dengan melihat sistem ketika sistem tersebut memuai. Kerja yang dilakukan jika sistem memuai melalui dv melawan tekanan tetap peks adalah :

dw = – peks dv

pemuaian bebas

pemuaian bebas terjadi jika peks=0 dan tidak ada yang menentang

w = 0

pemuaian melawan tekanan tetap

pemuaian ini terjadi jika tekanan luar peks tetap selama pemuaian, sehingga kerja yang dilakukan sewakyu sistem berjalan secara kuasistatis melalui setiap pemindahan sangat kecil

w = – peks ∆v

pemuaian reversibel

adalah perubahan yang dapat dikembalikan dengan modifikasi sangat kecil dari sebuah variabel. Salah satu contoh dari reversibilitas adalah kesetimbangan termal dua benda pada temperatur sama. Kerja total dari pemuaian reversibel adalah :

ter6

pemuaian reversibel isotermal

kerja dalam pemuaian reversibel isotermal dapat diketahui dengan menggunakan persamaan gas ideal

 pemuaian reversibel isotermal

 

2.5 kalor dan entalpi

Perubahan energi dalam sistem, secara umum :

dU=dq+ dw_e+ dw_eksp

Kalorimetri

alat untuk mengukur  dengan menggunakan konsep dasar

q=C×∆T

 

Entalpi

entalpi  yaitu kalor yang diberikan yang sama dengan perubahan dalam sifat termodinamika yang lain dari sistem

H=U+pV

 

Termokimia

2.6       Perubahan-perubahan entalphi standard

Macam-macam perubahan entalpi standar :

  1. Entalpi perubahan fisik (Entalpi transisi standar (ΔH°trs))
  • Entalpi peleburan standar
  • Entalpi sublimasi standar
  • Entalpi penguapan
  • Entalpi pelarutan standar
  1. Entalpi perubahan kimia

entalpi perubahan kimia

 

  • Entalpi pembakaran standar
  • Entalpi hidrogenasi standar
  • Entalpi pengionan { ΔH°i = Ei + RT  (T=0)}

*Entalpi perolehan elektron :

E (g) + e⁻(g) à E⁻ (g) ΔH°ea

  1. Entalpi pembentukan dan disosiasi ikatan
  • Entalpi ikatan rata-rata
  • Entalpi pengatoman
  1. Hukum Hess

“Entalpi reaksi secara keseluruhan adalah jumlah entalpi reaksi dan reaksi-reaksi individual yang merupakan bagian dari suatu reaksi.”

2.7  Entalpi Pembentukan

Contoh entalpi pembentukan :

6C(s,gr) + 3H2(g)→C5H6(l)              ∆H(C5H6,l)=+49,0kJ/mol

Siklus Born Haber

Contoh Siklus Born Haber

  1. Na(s)→Na(g) ∆Hosub(Na)
  2. Na(g)→Na+(g)+ e(g) ∆Hi(Na)
  3. 2Cl2(g)→ Cl(g) ⅟2 ∆Ho(Cl-Cl)
  4. Cl(g)+ e(g)→ Cl(g) ∆Hoea(Cl)
  5. Na+(g)+ Cl(g) →NaCl(s)

Entalpi reaksi berkenaan dengan entalpi pembentukan


Dengan : 
Sj= zatEntalpi reaksi, reaksi di samping adalah                     aA+bB→cC+dD.

Vj= koefisien zat

atau jika menggunakanentalpi reaksinya:

 ter4dengan ∆Hof adalah entalpi pembentukan standar zat Sj.

ter4

 

VARIASI ENTALPI DENGAN TEMPERATUR

Entalpi suatu zat bertambah jika zat itu dipanaskan.  Berubah dengan perubahan temperatur, bervariasi dengan cara yang khas.

 

2.8  Kapasitas Kalor Zat

Kapasitas kalor pada volume tetap

Kalor yang diperlukan agar mengubah temperatur dT adalah dqv = CvdT , dengan Cv sebagai kapasitas kalor pada volume tetap.  Karena dU = dqv

 

dU = CvdT pada volume tetap

 

menyatakan Cv dengan dU/dT dengan volume tetap.  Jika satu variabel atau lebih dijaga agar tetap selama perubahan variabel yang lain maka turunannya disebut “turunan parsial”

C_V=(dU/dT)T

 

Kapasitas kalor pada tekanan tetap

 

Kalor yang diperlukan agar menghasilkan perubahan temperatur yang sama adalah dqp = Cp dT, dengan Cp menyatakan kapasitas kalor pada tekanan tetap.  Dalam hal ini, sistem dapat mengubah volumenya, sehingga sejumlah energi yang diberikan sebagai kalor dapat dikembalikan ke lingkungannya sebagai kerja dan tidak khusus digunakan untuk menaikkan temperatur sistem.  Secara umum Cv berbeda dengan Cv berbeda dengan Cp.  Karena dqp = dH, maka

C_p=(dU/dT)p

Ini definisi Cp

Karena kerja pemuaian dilakukan pada tekanan luar tetap, untuk pemberian kalor tertentu, kenaikan temperatur pada tekanan tetap lebih kecil daripada kenaikan temperatur pada volume tetap.  Hubungan sederhana antara kedua kapasitas kalor gas sempurna sebagai berikut:

Cp Cv = nR

 

2.9 Ketergantungan entalpi reaksi terhadap temperatur

Jika perubahan temperatur sangat kecil, dT, maka perubahan entalpi zat tersebut adalah Cp dT.  Oleh karena itu, untuk perubahan temperatur dari T1 ke T2, entalpi zat berubah dari H(T1) menjadi :

Hukum Pertama Termodinamika : Konsep Konsep ter4

 

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: