ENERGI & ENTALPI

Mana yang ibu mu sering lakukan, merebus air pada panci terbuka, atau tertutup?

Atau, ?Mari simak penjelasan berikut!!

Energi Dalam (U)

Energi dalam adalah total energi kinetik dan energi potensial yang ada dalam sistem

𝑈=Σ𝐸𝑘+Σ𝐸𝑝 Besarnya tak dapat diukur tetapi yang dapat ditentukan adalah besarnya perubahan energi dalam

∆𝑈=𝑞+𝑤

Pers. 1

Pers. 2

• Besarnya kalor () suatu sistem dapat diukur dari perubahan suhu dan kapasitas kalor

𝑞=𝐶 .∆𝑇

• Besarnya kerja () pada suatu sistem dapat diukur dari perkalian antara tekanan dengan perubahan volume

𝑤=𝑃 .∆𝑉

Pers. 3

Pers. 4

Kerja yang dimaksud adalah kerja ekspansi atau kerja kompresi

Perpindahan Energi

Sistem

Lingkungan

Q (+) Q (-)

Keterangan:• Jika sistem menyerap

kalor (Q), maka kalor sistem bernilai positif (+).

• Jika sistem melepaskan kalor (Q) maka kalor sistem bernilai negatif (-)

Kalor (Q)

Sistem

Lingkungan

W (+) W (-)

Keterangan:• Jika sistem dikenai kerja

(w), maka (w) sistem bernilai positif (+).

• Jika sistem melakukan kerja (w) maka (w) sistem bernilai negatif (-)

Kerja (W)

Keadaan Awal:

Keadaan akhir:

𝑤=+𝑃 .∆𝑉 𝑤=−𝑃 .∆𝑉

Sistem dikenai kerja kompresi Sistem dikenai kerja kompresi

Pt

Pt

Pt

Pt

V

V

V

V

Keterangan:

= tekanan total= Volume sistem

∆𝑉

∆𝑉

∆𝑉

= Perubahan Volume sistem

Contoh soal:

Sepotong logam magnesium direaksikan dengan asam klorida encer pada sistem terbuka menurut reaksi:

𝑀𝑔 (𝑠 )+𝐻𝐶𝑙 (𝑎𝑞 )→𝑀𝑔𝐶𝑙2 (𝑎𝑞 )+𝐻2(𝑔)

Pada reaksi tersebut sistem melepas kalor sebesar 200 kJ dan menghasilkan gas yang akan menyebabkan terjadinya perubahan volume. Sistem juga melakukan kerja sebesar 50 kJ. Perubahan energi dalam proses tersebut adalah …

Penyelesaian:

∆𝑈=𝑞+𝑤

Diketahui:

kJ (karena sistem melakukan kerja)

Menurut pers. 2 Maka,

Perubahan Energi Dalam Pada Volume Tetap

Karena sistem volume sistem tidak berubah, maka:

∆𝑈=𝑞+𝑤∆𝑈=𝑞𝑣+𝑃 .∆𝑉

∆𝑈=𝑞𝑣

Jadi, perubahan energi dalam ( pada volume tetap kalor sistem pada volume tetap

Pers. 5

Perubahan Energi Dalam Pada Tekanan Tetap

∆𝑈=𝑞+𝑤∆𝑈=𝑞𝑝− 𝑃 . ∆𝑉

Karena, adanya perubahan volume yang berakibat sistem menekan lingkungan. (kerja ekspansi) W = negatif(-)

merupakan fungsi keadaan, yang jika diturunkan terhadap keadaan awal (1) dan keadaan akhir (2). maka,;

𝑈 2−𝑈 1=𝑞𝑝−𝑃 .(𝑉 2−𝑉 1)

𝑞𝑝= (𝑈 2+𝑃 .𝑉 2 )− (𝑈1+𝑃 .𝑉 1 ) merupakan fungsi keadaan baru yang disebut entalpi, dan diberi simbol H. dengan demikian;𝑞𝑝=𝐻2−𝐻1 Atau,

𝑞𝑝=𝐻 h𝐴𝑘 𝑖𝑟−𝐻𝐴𝑤𝑎𝑙

Pt

V

Pt

V∆𝑉

𝑞𝑝=∆𝐻 Pers. 6

Berdasarkan persamaan 6, dapat disimpulkan:

Perubahan entalpi adalah …

𝑞𝑝=∆𝐻Pers. 6

Besarnya perubahan kalor sistem pada kondisi tekanan tetap

Sekarang bagaimakah kita menjawab metode merebus air yang cepat?

Reaksi Eksoterm dan Reaksi Endoterm

Reaksi eksoterm adalah reaksi yang terjadi dengan disertai pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan.

Cirinya: • Selama reaksi berlangsung suhu sistem naik kemudian menurun

diakhir reaksi• reaksi; maka

Reaksi endoterm adalah reaksi yang terjadi dengan disertai penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem.

Cirinya: • Selama reaksi berlangsung suhu sistem naik kemudian menurun

diakhir reaksi• reaksi; maka

∆𝐻=𝐻2−𝐻1

Persamaan Termokimia dan Diagram Energi

1. Persamaan Termokimia

Contoh:

Informasi pada persamaan termokimia:

• Jumlah mol zat bereaksi dan hasil reaksi (koefisien reaksi).• Nilai Perubahan entalpi -nya.• Jenis reaksi (eksoterm atau endoterm ).

Nilainya 2 kali dari pers. sebelumnya

Berbeda fase nilai -nya juga berbeda

• Pers. 1

• Pers. 2

2𝐻2 (𝑔)+𝑂2 (𝑔 )→2𝐻2𝑂 (𝑙 )∆𝐻=−571,66 𝑘𝐽Pers. 3

• Keadaan fase zat (padat (s), cair(l), gas(g), larutan(aq)).

2. Diagram Energi

• Diagram energi pembentukan air dari gas oksigen dan gas hidrogen

• Diagram energi proses penguapan air

∆𝐻=−285,30𝑘𝐽𝐻2𝑂 (𝑙)

𝐻2 (𝑔 )+ 12 𝑂2(𝑔)

Enta

lpi (

H)

∆𝐻=+44,016𝑘𝐽𝐻2𝑂 (𝑙)En

talp

i (H)

𝐻2𝑂 (𝑔)

Kesimpulan:

• Entalpi merupakan besaran fisis yang nilainya dipengaruhi oleh jumlah & wujud zat, serta lingkungan (suhu dan tekanan)

• Perubahan entalpi merupakan besarnya perubahan kalor sistem pada kondisi tekanan tatap.

• Reaksi eksoterm adalah reaksi yang terjadi dengan disertai pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan, dan nilai reaksi; maka

• Reaksi endoterm adalah reaksi yang terjadi dengan disertai penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem, reaksi; maka

• Persamaan termokimia merupakan persamaan reaksi yang memuat informasi tentang jumlah zat reaktan dan produk, fase zat, serta nilai yang menyertai reaksi tersebut.

• Diagram energi merupakan gambaran besarnya entalpi zat-zat sebelum dan sesudah reaksi.