BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani yaitu thermos yang berarti ‘panas’

dan dari bahasa Inggris yaitu dynamic yang artinya ‘perubahan’(perubahan fisika energi,

panas, kerja, entropi dan kespontanan proses), maka dapat diartikan bahwa

Termodinamika merupakan cabang dari ilmu fisika yang mempelajari suhu, kalor, dan

besaran mikroskopik lainnya. Termodinamika adalah suatu bidang ilmu yang

mempelajari penyimpanan, transformasi (perubahan) dan transfer (perpindahan) energi.

Energi disimpan sebagai energi internal (yang berkaitan dengan temperatur), energi

kinetik (yang disebabkan oleh gerak), energi potensial (yang disebabkan oleh ketinggian)

dan energi kimia (yang disebabkan oleh komposisi kimiawi); ditransformasikan/diubah

dari salah satu bentuk energi ke energi lainnya; dan ditransfer melintasi suatu batas

sebagai kalor atau usaha/kerja (work). Dalam termodinamika kita akan mengembangkan

persamaan-persamaan matematis yang menghubungkan transformasi dan transfer energi

dengan properti-properti bahan seperti temperatur, tekanan, atau entalpi.oleh karena itu

zat-zat dan properti-propertinya menjadi tema sekunder yang sangat penting.

Termodinamika membahas tentang sistem keseimbangan (equilibrium), yang

dapat digunakan untuk mengetahui besarnya energi yang diperlukan untuk mengubah

suatu sistem keseimbangan, tetapi tidak dapat dipakai untuk mengetahui seberapa cepat

(laju) perubahan itu terjadi karena selama proses sistem tidak berada dalam

keseimbangan. Suatu sistem tersebut dapat berubah akibat dari lingkungan yang berada

di sekitarnya. Sementara untuk aplikasi dalam materialnya, termodinamika membahas

material yang menerima energi panas atau energi dalam  bentuk yang berbeda-beda.

Seperti telah diketahui bahwa energi didalam alam dapat terwujud dalam berbagai

bentuk, selain energi panas dan kerja, yaitu energi kimia, energi listrik, energi nuklir,

energi gelombang elektromagnit, energi akibat gaya magnit, dan lain-lain . Energi dapat

berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa

tehnologi. Selain itu energi di alam semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau

dihilangkan, yang terjadi adalah  perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain

tanpa ada pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai prinsip konservasi

atau kekekalan energi. Prinsip termodinamika tersebut sebenarnya telah terjadi secara

alami dalam kehidupan sehari-hari. Bumi setiap hari menerima energi gelombang

elektromagnetik dari matahari, dan dibumi energi tersebut berubah menjadi energi panas,

energi angin, gelombang laut, proses  pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan

banyak proses alam lainnya. Proses didalam diri manusia juga merupakan proses

konversi energi yang kompleks, dari input energi kimia dalam maka nan menjadi energi

gerak berupa segala kegiatan fisik manusia, dan energi yang sangat  bernilai yaitu energi

pikiran kita. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka prinsip

alamiah dalam  berbagai proses termodinamika direkayasa menjadi berbagai bentuk

mekanisme untuk membantu manusia dalam menjalankan kegiatannya. Mesin-mesin

transportasi darat, laut, maupun udara merupakan contoh yang sangat kita kenal dari

mesin konversi energi, yang merubah energi kimia dalam bahan bakar atau sumber

energi lain menjadi energi mekanis dalam  bentuk gerak atau perpindahan diatas

permukaan bumi, bahkan sampai di luar angkasa. Pabrik- pabrik dapat memproduksi

berbagai jenis barang, digerakkan oleh mesin pembangkit energi listrik yang

menggunakan prinsip konversi energi panas dan kerja. Untuk kenyamanan hidup, kita

memanfaatkan mesin air  conditioning  , mesin pemanas, dan refrigerators yang

menggunakan prinsip dasar thermodinamika

1.2. Rumusan Masalah

a) Apa perbedaan hukum termodinamika awal, I, II, dan III?

b) Bagaimana konsep dH, dG, dan dS dalam menetapkan kesepontanan suatu proses

atau reaksi?

1.3. Tujuan

a) Untuk memgetahui perbedaan hukum termodinamika awal, I, II, dan III.

b) Untuk mengetahui konsep dH, dG, dan dS dalam menetapkan kesepontanan suatu

proses atau reaksi.

BAB IIPEMBAHASAN

1.1. Hukum-Hukum Termodinamika

1.1.1. Hukum Termodinamika Awal (Zeroth Law)

Termodinamika awal menyatakan bahwa:

‘When any two bodies are each separately in thermal equilibrium with a

third, they are also in thermal equilibriumwith each other.’

Yang artinya dalam bahasa Indonesia kurang lebih menurut

sepangetahuan dan kemampuan saya adalah jika ada dua buah benda yang

berada dalam satu kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga

benda yang ada di dalam nya juga akan terjadi kesetimbangan termal.  Jika ada

benda A, benda B dan benda C yang berada di dalam suatu wadah /  bejana

yang diketahui bahwa suhu benda A dan C pada kondisi kesetimbangan

termal, dan pada sisi lain ternyata suhu benda B dan benda C juga dalam

kondisi kesetimbangan termal. Maka dapat dikatakan bahwa ketiga benda

tersebut berada dalam kondisi kesetimbangan termal seperti yang dialami oleh

Benda A dan Benda B terhadap benda C. Walaupun suhu benda C jauh lebih

tinggi, maka lama kelamaan suhu nya akan turun dan akhirnya akan terjadi

kesetimbangan di dalam sistem tersebut.

       Kurang lebih jika dituliskan dalam bentuk bagan adalah:

Suhu A = Suhu C                           (i)

Suhu B = Suhu C                           (ii)

 Maka

Suhu A = Suhu B = Suhu C          (i) dan (ii)

Peristiwa kesetimbangan termal dan hukum termodinamika awal ini

jika diterapkan dan dilihat dalam kehidupan sehari hari sebenarnya sangat

banyak sekali. Sebut saja salah satu contoh yang paling sederhana, yaitu pada

saat kita mengukur suhu badan saat sedang demam. Misalkan saja ada dua

tempat pengambilan data, yaitu di daerah ketiak (i) dan yang kedua adalah di

dalam mulut (ii). Dan sebagai benda ketiga adalah termometer sebagai

pengukur suhu badan. Sebelum dimulai pengambilan data, maka terlebih

dahulu diukur suhu awal termometer, jika misalnya diketaui suhu awalnya

35°C. Lalu dimulai pengambilan data pertama. Pengambilan data pertama

adalah di daerah ketiak (i) atau di lipatan lengan ketiak, termometer diletakkan

di dalamnya dan dicatat perubahan suhu termometer dalam 3 menit (180

sekon). Dan ternyata didapatkan data suhu di ketiak (i) sebesar 38°C. Lalu

termometer didinginkan dengan caara dikibas kibaskan agar suhunya kembali

seperti semula (35°C). Setelah suhu termometer kembali lagi, maka diambil

data pada tempat kedua, yaitu di dalam mulut (ii). Sama seperti pada

pengambilan data pertama, suhu dicatat setelah termometer berada di dalam

mulut dalam waktu 180 sekon. Dan ternyata setelah 180 sekon, suhu yang

berada di dalam mulut (ii) juga sebesar 38°C. Maka dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa suhu tubuh keseluruhan (sistem) adalah sebesar 38°C

1.1.2. Hukum Termodiamika I

Hukum termodinamika pertama ini sangat bekaitan dnegan erat dengan

hukum kekekalan energi. Masih sama seperti hukum termodinamika awal,

hukum termodinamika pertama ini banyak ditemukan di peristiwa keseharian.

Hukum termodinamika pertama berbunyi bahwa:

The total is the same in all adiabatic processes between any two

equilibrium states having the same kinetic and potential energy.

Arti yang memudahkan unntuk dipahami dari bunyi hukum tersebut

kurang lebih adalah perubahan energi total dalam suatu sistem yang tertutup

adalah sama besar dengan jumlah besarnya kalor yang  ditambahkan ke dalam

sistem termodinamika dan usaha yang dilakukan di sistem tersebut. Jika

dituliskan dalam bentuk rumus, maka:

                    dimana: U       = perubahan energi dalam                                  Q        = perubahan kalor                                 W       = perubahan usaha yang dilakukan

Di dalam hukum termodinamika pertama bekerja beberapa peristiwa

lain, antara lain yaitu proses isotermal, proses isobarik, proses isokhorik, dan

proses adiabatik. Proses isotermal adalah proses pada peristiwa terjadiinya

hukum termodinamika pertama pada saat suhunya selalu konstan, yang artinya

di dalam sistem tersebut tidak terjadi perubahan suhu. Proses isobarik adalah

peristiwa dimana tekanan tidak berubah, tekanan di dalam sistem selalu sama

dan tidak ada perubahan yang signifikan. Proses isokhorik adalah peristiwa

pada hukum termodinamika pertama pada saat volumenya yang kostan. Dan

proses adiabatik adalah peristiwwa dimana tidak ada perubahan kalor di dalam

sistem.

Proses isobarik

Proses isobarik adalah perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.

Persamaan keadaan isobarik:

Usaha yang dilakukan pada keadaan isobarik:

Ket: W = usaha (joule)P = besarnya tekanan (atm)

= perubahan volume (liter)

Proses isokhorik

Proses isokhorik adalah perubahan keadaan gas pada volume tetap.

Persamaan keadaan isokhorik:

Proses isotermis/isotermik

Proses isotermik adalah perubahan keadaan gas pada suhu tetap.

Persamaan keadaan isotermik:

Proses adiabatik

Proses adiabatik adalah perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor

yang masuk maupun keluar dari sistem.

Persamaan keadaan adiabatik:

Penerapan hukum termodinamika pertama ini terjadi pada banyak

peristiwa sehari hari. Salah satu contohnya adalah pada bunga es di kulkas.

Jika kulkas disebut sebagai sistem dan panas yang ada di luarnya adalah

lingkungan. Adanya perubahan suhu dan tekanan di dalam sistem tersebut

akan membuat terjadinya hukum termodinamika pertama. Kalor mengalir dari

dalam sistem ke luar sistem (lingkungan). Lalu, di dalam kulkas bekerja usaha

untuk tetap menyetabilkan keadaan di dalam kulkas. Usaha ini diubah dalam

bentuk yang lain, yaitu menjadi bunga es, sehingga suhu es tetap terjaga

(dingin) meskipun mesinnya menghasilkan kalor (mengubah dari energi listrik

menjadi kalor yang digunakan untuk mendinginkan isi kulkas). Jika usahanya

tidak diubah dalam bentuk bunga es, maka kulkas akan overheat atau

kepanasan dan akan cepat rusak. Selain menggunakan contoh dari kulkas,

tentu masih banyak contoh lain. Seperti pada pembuatan popcorn, merebus

air, dll.

1.1.3. Hukum Termodinamika II

Hukum termodinamika kedua ini erat hubungannya dengan hukum

termodinamika yang sebalumnya. Namun, hukum termodinamika kedua ini

lebih membahas tentang peristiwa yang terjadi yang menyangkut hukum

termodinamika yang pertama, namun ternyata hal tersebut tidak terbukti dan

justru adanya peristiwa baru. Jika pada hukum termodinamika pertama telah

disampaikan bahwa energi berrsifat kekal dan berubah wajud, namun di

hukum termodinamika kedua ini berbeda, energi tidak bisa dengan mudah

berubah begitu sajaa. Energi berubah dengan sifat tertentu. Salah satu sifatnya

adalah bahwa dalam termodinamika ini bersifat irreversible, yang artinya

bahwa energi berubah dengan satu arah. Sehingga jika diambil contoh,

misalnnya jika kita menjatuhkan kelereng dari ketingian tertentu. Kelereng

tersebut jatuh memiliki energi potensial yang diubah menjadi energi kinetik

(pada saat terjun) dan akan berubah menjadi sedikit energi bunyi dan energi

panas pada saat membentur lantai (dasar). Namun kita tidak bisa mengubah

dengan mudah, jika kita memiliki kelerega dan energi panas, maka tidak akan

mungkin kelereng tersebut akan naik dengan sendirinya ke atas dengan energi

kinetik dan kemudian menjadi energi potensial.

Dalam hukum termodinamika kedua dikenal istilah entropi, entropi

adalah sebuah besaran yang akan selalu naik (bertambah) seiring dengan

bertambahnya waktu mendekati nilai maksimumnya. Hukum kedua

termodinamika pada keadaan entropi mengatakan bahwa: 

Processes in which the entropy of an isolated system would decrease do

not occur or in every process taking place in an isolated system the

entropy of the system either increases or remains constant.

Artinya adalah bahwa entropi pada sistem yang tertutup akan selalu

naik dan lalu akan konstan pada saat mendekati kesetimbangan. Sehingga

peristiwa entropi pada hukum termodinamika kedua ini akan selalu naik

hingga titik maksimum seiring bertambahnya waktu.

Entropi berhubungan dengan ketidakteraturan suatu partikel. Jika

dicontohkan, maka kurang lebih seperti di bawah ini:

               

 Pada gambar di atas ini, ada dua wadah, A dan B yang dipisahkan

oleh suatu sekat yang masih terkunci rapat, sehingga pertikel di dalam nya

tidak dapat berpindah ke wadah B. Banyaknya partikel di wadah A adalah ada

25 partikel, sedangkan pada wadah B masih kosong. Sedangkan pada gambar

di bawahnya, sekat sudah dibuka, sehingga paartikel yang ada di wadah B

mulai bergerak dengan aktif ke segala arah dan akhirnya sedikit demi sedikit

masuk ke wadah B yang semula kosong. Gerak partikel ini bergerak dengan

sangat aktif. Sedangkan pada gambar ketiga adalah keadaan dimana partikel

sudah mendekati titik maksimum, jika di awal tadi di wadah A berisi 25

partikel dan di wadah B kosong, maka di keadaan ketiga ini di wadah B sudah

terisi. Di wadah A terisi sebanyak 12 partikel dan di wadah B berisi sebanyak

13 partikel. Meskipun sekat terbuka, namun perubahan banyaknya pertikel

akan mendekati konstan dan berada di titik maksimum. Di keadaan inilah

adanya hukum termodinamika kedua yang berhubungan dengan entropi telah

berlaku dan terjadi.

1.1.4. Hukum Termodinamika III

Hukum termodinamika terkait dengan temperature nol absolute. Hukum

ini menyatakan bahwa pada saat suatu system mencapai temperature nol

absolute, semua proses akan berhenti dan entropi system akan mendekati nilai

minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur

Kristal sempurna pada temperature nol absolute bernilai nol. Hukum ketiga

termodinamika memberikan dasar untuk menetapkan entropi absolut suatu zat,

yaitu entropi setiap kristal sempurna adalah nol pada suhu nol absolut atau nol

derajat Kelvin (K). Pada keadaan ini setiap atom pada posisi yang pasti dan

memiliki energi dalam terendah.

Efek magnetokalorik di pakai untuk menurunkan temperatur senyawa

paramagnetik hingga sekitar 0.001 K. Secara prinsip, temperatur yang lebih

rendah lagi dapat dicapai dengan menerapkan efek magnetokalorik berulang-

ulang. Jadi setelah penaikan medan magnetik semula secara isoterm,

penurunan medan magnetik secara adiabat dapat dipakai untuk menyiapkan

sejumlah besar bahan pada temperatur Tᶠ¹, yang dapat dipakai sebagai tandon

kalor untuk menaikan tandon kalor secara isoterm ynag berikutnya dari

sejumlah bahan yang lebih sedikit dari bahan semula. Penurunan medan

magnetik secara adiabat yang kedua dapat menghasilkan temperatur yang

lebih rendah lagi, Tᶠ², dan seterusnya. Maka akan timbul pertanyaan apakah

efek magnetokalorik dapat dipakai untuk mendinginkan zat hingga mencapai

nol mutlak.

Pecobaan menunjukan bahwa sifat dasar semua proses pendinginan

adalah bahwa semakin rendah temperatur yang dicapai, semakin sulit

menurunkannya. Hal yang sama berlaku juga untuk efek

magnetokalorik.dengan persyaratan demikian, penurunan medan secara

adiabat yang tak trhingga banyaknya diperlukan untuk mencapai temperatur

nol mutlak. Perampatan dari pengalaman dapat dinyatakan sebagai berikut :

“Temperatur nol mutlak tidak dapat dicapai dengan sederetan prosesyang

banyaknya terhingga.” Ini dikenal sebagi ketercapaian temperatur nol mutlak

atau ketaktercapaian hukum ketiga termodinamika. Pernyataan lain dari

hukum ketiga termodinamika adalah hasil percobaan yang menuju ke

perhitungan bahwa bagaimana ΔST  berlaku ketika T mendekati nol. ΔST ialah

perubahan entropi sistem terkondensasi ketika berlangsung proses isoterm

terbuktikan. Percobaan sangat memperkuat bahwa ketika T menurun, ΔST 

berkurang jika sistem itu zat cair atau zat padat. Jadi prinsip berikut dapat di

terima:“Perubahan entropi yang berkaitan dengan proses-terbalikan-isotermis-

suatu sistem-terkondensasi mendekati nol ketika temperaturnya mendekati

nol.”

Pernyataan tersebut merupakan hukum ketiga termodinamika menurut

Nernst-Simon. Nernst menyatakan bahwa perubahan entropi yang menyertai

tiap proses reversibel, isotermik dari suatu sistem terkondensasi mendekati

nol. Perubahan yang dinyatakan di atas dapat berupa reaksi kimia, perubahan

status fisik, atau secara umum tiap perubahan yang dalam prinsip dapat

dilakukan secara reversibel.

Kemudian, Pada tahun 1911, Planck membuat suatu hipotesis è Pada 

suhu T à 0, bukan hanya beda entropi yg = 0, tetapi entropi setiap zat padat

atau cair dalam keseimbangan dakhir pada suhu nol.Dapat ditunjukkan secara

eksperimen, bahwa bila suhunya mendekati  0 K, perubahan entropi transisi

St menurun.

Persamaan diatas dikenal sebagai hukum ketiga termodinamika.

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 ketiga termodinamika menyatakan bahwa perubahan entropi

St yang berkaitan dengan perubahan kimia atau perubahan fisika bahan murni

pada T = 0 K bernilai nol. Secara intuitif hukum ketiga dapat dipahami dari

fakta bahwa pergerakan ionik atau molekular maupun atomik yang

menentukan derajat ketidakteraturan dan dengan demikian juga besarnya

entropi, sama sekali berhenti pada 0 K. Dengan mengingat hal ini, tidak akan

ada perubahan derajat ketidakteraturan dalam perubahan fisika atau kimia dan

oleh karena itu tidak akan ada perubahan entropi.

1.2. Entalpi

Entalpi (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap.

Entalpi (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E) dan

kerja (W).

H = E + W

Dengan : W = P × V

Ket:E = energi (joule)W = kerja sistem (joule)V = volume (liter)P = tekanan (atm)

Dari tinjauan, entalpi tidak bisa diukur, namun yang bisa dihitung adalah nilai

perubahannya. Secara matematis, perubahan entalpi dapat dirumuskan sebagai

berikut:

ΔH = ΔU + PΔV

Ket:

H = entalpi sistem ( joule )U = energi internal ( joule )P = tekanan dari sistem ( Pa )V = volume sistem ( m3 )

Konsep kunci menghitung entalpi :

1. Ketika reaksinya dibalik, maka besar ΔH sama, yang berubah adalah tandanya

(dari poistif menjadi negatif dan sebaliknya).

2. Ketika sebuah reaksi yang setara dikalikan dengan bilangan pengali, maka

besaran ΔH juga harus dikalikan dengan bilangan pengali yang sama.

3. Perubahan entalpi reaksi dapat dihitung dari entalpi pembentukan reaktan dan

produknya.

4. Elemen-elemen pada kondisi standar tidak disertakan dalam kalkulasi entalpi

karena entalpi elemen tersebut pada kondisi standarnya adalah nol.

Menurut teori kenetika, pada suhu di atas 00 C (> -2730), setiap materi baik

dalam wujud gas, cair atau padatan, memiliki partikel-partikel yang selalu bergerak

secara acak dan saling bertumbukan dengan gaya yang saling meniadakan. Perubahan

entalpi pembentukan standar diukur dalam energi per satuan unit substansi. Satuan

yang sering dipakai adalah kilojoule per mol (kJ mol−1), tapi juga dapat diukur dalam

satuan kalori per mol, joule per mol, atau kilokalori per mol. Dalam ilmu fisika,

energi per partikel sering dituliskan dalam satuan elektronvolt yang sama dengan kira-

kira 100 kJ mol−1.

Di dalam atom terdapat electron yang bermuatan negative dan proton yang

bermuatan positif. Dengan adanya partikel-partikel, terjadi gaya tarik menarik

antarpartikel yang bermuatan berlawanan dan gaya tolak menolak antarpartikel yang

bermuatan sama. Pergerakan partikel-partikel dan gaya tolak/tarik antar partikel

tersebut, menunjukkan adanya energy dalam materi. Jumlah total energy atau kalor

yang terkandung dalam suatu materi disebut entalpi, yang diberi symbol H. Entalpi

suatu zat tidak berubah (tetap) selama tidak ada energy yang masuk atau ke luar.

Entalpi suatu zat tidak dapat diukur, tetapi hanya perubahan entalpinya yang

dapat diukur. Suatu zat mengalami perubahan entalpi jika mengalami reaksi kimia

atau perubahan fisika. Perubahan entalpi diberi notasi ∆H. ∆H menyatakan kalor yang

diterima atau dilepas, berupa penambahan atau pengurangan energy suatu zat dalam

suatu proses perubahan materi.

1.3. Entropi

Entropi (S) merupakan sifat keadaan suatu sistem yang menyatakan tingkat

ketidakteraturan, berkaitan dengan jumlah keadaan mikro yang tersedia bagi molekul

sistem tersebut. entropi juga dapat didefinisikan sebagai kecenderungan sistem untuk

berproses ke arah tertentu. Entropi dapat dihasilkan, tetapi tidak dapat dimusnahkan.

Entalpi tidak dapat memprediksi apakah reaksi spontan atau tidak. Tetapi

Hukum II Termodinamika menyatakan bahwa total entropi sistem dan lingkungannya

selalu bertambah untuk proses spontan. Entropi meningkat seiring dengan kebebasan

dari molekul untuk bergerak.entropi dilambangkan dengan huruf (S)

S(g) > S(l) > S(s)

Entropi dan Hukum II Termodinamika

Hukum II termodinamika kedua:

Entropi semesta (sistem + lingkungan) selalu naik pada proses spontan

dan tidak berubah pada proses kesetimbangan. Untuk proses

spontan,perubahan entropi (dS) dari suatu sistem adalah lebih besar dibanding

panas dibagi temp mutlak

DSsemesta = DSsis + DSling > 0 proses spontan

Sementara untuk proses reversibel, yaitu :

DSsemesta = DSsis + DSling = 0 proses kesetimban gan

Perubahan entropi pada saat suhu tetap T2 menjadi semakin kecil, tetapi perubahan entropinya tetap positif.

Hubungan antara hukum I Termodinamika dengan Hukum II Termodinamika yaitu

Hukum I : dQ = dU + dW dW = PdV

Hukum II : dQRev = TdS

Sehingga TdS = dU + PdV

1.1. Energi Bebas

Energi Bebas (G) merupakan salah satu besaran termodinamika yang penting

dalam reaksi kimia karena dapat digunakan untuk memprediksi apakah suatu reaksi

akan berjalan secara spontan atau tidak. Energi bebas gibbs memang tidak bisa

ditentukan secara langsung dari data termokimia yang dihasilkan oleh perhitungan

frekuensi. Beberapa metode simulasi dapat digunakan untuk menentukan energi

bebas gibbs secara langsung. Penentuan energi bebas gibbs akan menjadi cukup

rumit bila sudah berkaitan dengan transisi fase. Energi Bebas Gibbs (G) digunakan

untuk menggambarkan perubahan energi sistem, Pada temperatur dan tekanan

konstan, G = Energi bebas Gibbs.

Untuk menentukan kespontanan reaksi dengan fokus hanya pada sistem. Pada

T dan P tetap, penurunan energi bebas Gibbs menandakan reaksi spontan. Perubahan

energDi-bebas Gibbs standar dapat dikaitkan dengan konstanta kesetimbangan

reaksi.

Untuk Proses Suhu- Konstan

ΔG = ΔH – TΔS

ΔG < 0 Reaksi spontan dalam arah maju

ΔG > 0 Rx nonspontan, reaksi ini spontan dlm arahberlawanan

ΔG = 0 Reaksi dalam kesetimbangan

ΔS > 0 proses spontan ΔG < 0 proses spontan

ΔS < 0 proses nonspontan ΔG > 0 proses nonspontan

ΔS = 0 proses kesetimbangan ΔG = 0 proses kesetimbangan

Temperatur dan pengaruhnya terhadap DG

DH DS DG Pengaruh temperatur

- + - spontan pada semua temperatur

+ - + tidak spontan pada semua temperatur

- - - spontan pada temp. rendah, tetapi

+ Tidak spontan pada temp. tinggi

+ + + tidak spontan pada temp. rendah tetapi

- akan spontan pada temp. tinggi

Contoh Energi Bebas dalam Kehidupan Sehari-hari

Air Sebagai Bahan Bakar

Air adalah zat yang terdapat di mana mana bahkan sebagian besar bumi kita

ini adalah terdiri dari air. Air dengan rumus molekul H2O, selama 2 atom Hidrogen

dan Oksigen ini masih menjadi satu, Air(H2O)bersifat memadamkan api. Makanya

yang kita ketahui selama ini air adalah bahan pemadam api. Sebenarnya sifat kedua

atom H2O ini kalau saling terpisah menjadi 2 atom Hidrogen yang sifatnya sangat

mudah terbakar bahkan tingkat flamablenya lebih tinggi dari pada bensin. dan 1 atom

Oksigen yang sifatnya membantu proses pembakaran sehingga bila kedua sifat atom

ini digabungkan bisa sebagai bahan bakar.

1.2. Konsep Entalpi, Entropi Dan Energi Bebas Pada Kespontanan Reaksi

Entalpi adalah jumlah dari energi internal dan energi lainnya di dalam sistem.

H = E + PV (jika kerja lain PV saja)

Sedangkan entropi (S) merupakan ukuran ketidakteraturan (disorder) dari sistem.

Reaksi spontan didukung dari harga H negatif dan harga entropi positif. Energi

bebas Gibbs merupakan ukuran dari kespontanan reaksi yang besarannya tergantung

pada harga H, T, dan S:

G = H - TS

Reaksi kimia menuju ke arah spontan jika memiliki harga G negatif atau

dibebaskan sejumlah energi selama reaksi. Sedangkan energi bebas Gibbs negatif

dapat diperoleh dari:

a) Reaksi eksotermis (energi ikat tinggi), H < 0

Total disorder (ketidakteraturan), S, meningkat, S > 0

H < 0, S > 0 adalah dua factor yang memberikan kontribusi negatif pada G

b) Reaksi eksotermis, H < 0 tetapi entropinya turun, S < 0. Namun demikian

nilai TS tetap lebih kecil dibandingkan energi yang dibebaskan selama reaksi

sehingga masih memberikan kontribusi negatif pada G.

c) Reaksi endotermis, H > 0, tetapi total disorder, S, meningkat tinggi

sedemikian hingga dapat mengkompensasi panas yang diperlukan selama

reaksi.

BAB IIISIMPULAN

a. Hukum termodinamika awal menyatakan bahwa jika ada dua buah benda yang berada

dalam satu kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda yang ada

di dalam nya juga akan terjadi kesetimbangan termal.  

b. Hukum temodinamika I menyatakan bahwa perubahan energi total dalam suatu sistem

yang tertutup adalah sama besar dengan jumlah besarnya kalor yang  ditambahkan ke

dalam sistem termodinamika dan usaha yang dilakukan di sistem tersebut

c. Hukum termodinamika II menyatakan bahwa entropi pada sistem yang tertutup akan

selalu naik dan lalu akan konstan pada saat mendekati kesetimbangan

d. Hukum termodinamika III menyatakan bahwa pada saat suatu system mencapai

temperature nol absolute, semua proses akan berhenti dan entropi system akan

mendekati nilai minimum.

2. Entalpi adalah jumlah dari energi internal dan energi lainnya di dalam sistem. Sedangkan

entropi (S) merupakan ukuran ketidakteraturan (disorder) dari sistem. Reaksi spontan

didukung dari harga H negatif dan harga entropi positif. Energi bebas Gibbs merupakan

ukuran dari kespontanan reaksi yang besarannya tergantung pada harga H, T, dan S.

Reaksi kimia menuju ke arah spontan jika memiliki harga G negatif atau dibebaskan

sejumlah energi selama reaksi

1.