TERMODINAMIKA

Termodinamika mempelajari hubungan kuantitatif antara panas dan bentuk lain dari energi

Hukum I Termodinamika (Hukum Kekekalan Energi)Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat dirubah dari satu bentuk ke bentuk lain

q adalah panas total yang diadsorpsi, w adala h kerja yang dilakukan oleh sistem, dan E adalah perubahan energi yang terjadi

Bentuk energiSifat Intensif(intensitas)Sifat Ekstensif(kuantitas)Satuan

PanasSuhu (derajat)Perubahan entropi (kal/der)Kalori

EkspansiTekanan (dyne/cm2)Perubahan volume (cm3)Erg

PermukaanTegangan permukaan (dyne/cm)Perubahan luas (cm2)Erg

ListrikDaya listrik/beda potensial (volt)Kuantitas listrik (coulomb)Joule

KimiaPotensial kimia (kal/mol)Jumlah molKalori

Sistem dan LingkunganSistem : sesuatu yang menjadi pusat perhatianLingkungan : daerah di luar sistem

Sistem terbuka : terjadi pertukaran panas dan materi (bahan)Sistem tertutup : terjadi pertukaran panas dan tidak terjadi pertukatan materiSistem terisolasi : tidak terjadi pertukaran pana maupun materi

KERJA (w) : gaya x jarak

Untuk perubahan yang sangat kecil :

Tanda yang digunakan dalam kerja :(a) Kerja positif (w=+) jika sistem melakukan kerja terhadap sekeliling(b) Kerja negatif (w=-), jika kerja dilakukan pada sistem oleh lingkungan

Kerja mekanik :Kerja ekspansi :Kerja gravitasi :Kerja permukaan :Kerja listrik :

Kerja total yang dilakukan oleh sistem diperoleh dengan mengintegrasikan persamaan di atas, contoh kerja ekspansi :

PANAS, qPanas merupakan salah satu bentuk energi , perubahan bentuk energi akibat panas akan sama dengan yang diakibatkan oleh kerjaq(+) jika panas diadsorpsi oleh sistem dari sekelilingya (indotermal)q(-) jika panas dilepaskan dari sistem ke lingkungan (eksotermal)

ENERGI, E

E2 adalah energi pada keadaan akhir dan E1 dalah energi pada keadaan awal.

Dari persamaan Hukum termodinamika I

Dalam bentuk diferensial : , maka , maka (adiabatik)

PROSES REVERSIBEL DAN IRREVERSIBEL

Reversibel jika sistem dan sekeliling berada dalam kesetimbanganIrrebersibel jika tidak dapat balik, tidak berada dalam kesetimbangan

TERMOKIMIA

Panas reaksi dapat dinyatakan sebagai perubahan energi produk dan reaktan pada volume konstan (E) atau tekanan konstan (H)

Hukum HessJika panas reaksi dari masing-masing tahap reaksi diketahui, maka panas reaksi yang diinginkan dapat dihitung dengan menambahkan atau mengurangi panas reaksi dari masing-masing tahap.

Panas pembentukan : entalpi reaksi yang menunjukkan satu mol senyawa dari unsur-unsurnya.

Panas pembakaran : panas reaksi satu mol zat dioksidasi secara sempurna.

Energi ikatan : panas reaksi yang dihubungkan dengan pemecahan ikatan kimia dari molekul gas menjadi bagian-bagian gas.

Panas netralisasiPanas pelarutan

Hukum Kedua Termodinamika

Efisiensi mesin : efisiensi tidak mungkin sama dengan satu, sebab W selalu lebih kecil dari Q dalam perubahan kontinu panas menjadi kerja.

Ilustrasi : suatu mesin bekerja pada: suhu tinggi T2 dan suhu rendah T1. menyerap panas Q2 dari suhu tinggi panas Q2 dirubah menjadi kerja (w) dan panas Q1 diserap oleh temperatur T1

maka : ,karena :, maka : Contoh :Suatu mesin uap bekerja antara temperatur 373 K dan 298 K. (a)berapakah efisiensi mesin, (b) jika mesin disuplai dengan 1000 kalori dari panas Q2, berapakah kerja mesin dalam satuan erg.Penyelesaian :(a) (b) erg/kalori)=8,41x109 erg

Dari persamaan : , maka : adalah perubahan entropi (S)Dari contoh di atas diketahui Q1=800 kalori, sehingga :

Jadi : Seacara umum :

untuk proses reversibel untuk proses irreversibel

Panas yang diserap pada tekanan tetap adalah : Cp adalah kapasitas panas (kal/K)

atau

Hukum Ketiga Termodinamika :Entropi zat murni berbentuk kristal adalah nol pada nol absolut, karena penataan kristal akan menunjukkan keteraturan tinggi pada temperatur ini

Persamaan yang digunakan untuk menentukan besarnya entropi kristal adalah

Hubungan-hubungan sifat termodinamika yang lain :

H=E+PV, H adalah energi total, E adalah energi internal dan PV adalah energi eksternalH=G+TS, G adalah energi yang tersedia secara isotermal dan TS adalah energi yang tidak tersedia secara isotermalE=A+TS, A adalah energi internal yang tersedia secara isotermal.

Kriteria Kespontanan dan Kesetimbangan

FungsiBatasanTanda Fungsi

SpontanTidak SpontanKesetimbangan

SE=0, V=0+ atau >0 atau < 00

GT=0, P=0 atau < 0+ atau > 00

AT=0, V=0 atau < 0+ atau > 00

Persamaan Clausius-Clapeyron :

Persamaan vant Hoff :

Aplikasi persamaan vant Hoof untuk kelarutan padatan :

X adalah fraksi mol zat