HUKUM TERMODINAMIKA 1

Sistem adalah bagian dari dunia yang menjadi perhatian khusus bagi dunia kita. Atau segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian. Sesuatu yang menjadi fokus kajian. Bagian yang bisa berinteraksi dengan lingkungan tertentu.

Lingkungan adalah bagian di luar sistem tetapi masih bisa berinteraksi dengan sistem.

Berdasarkan interaksi dengan lingkungan, sistem dapat dibagi menjadi:

Energi adalah kapasitas sistem untuk melakukan kerja. Kemampuan menghasilkan usaha. Kemampuan menghasilkan perubahan keadaan.

Sistem memiliki berbagai jenis energi. Energi totalnya dikenal dengan energi dalam (internal energy). Oleh karena itu, perubahan energi dalam dapat mempengaruhi perubahan keadaan. Keadaan yang berubah dapat mempengaruhi perubahan energi dalam.

 

Contoh energi: kalor (Q), kerja (w). Karena kalor dan kerja dapat dimanfaatkan untukmenghasilkan perubahan keadaan.

Dari semua perubahan keadaan yang mungkin

Energi dalam sistem bersifat ekstensif: sifat yang bergantung pada ukuran (luas) sistem. Sebaliknya, temperature sebuah sistem adalah sifat intensif, karena tidak bergantung pada ukuran sistem.

Kalor (Q) dan Sifatnya

Kalor: aliran energi yang timbul akibat perbedaan suhu. Secara alami kalor mengalir dari bagian yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah, sampai kedua bagian memiliki suhu yang sama (kesetimbangan termal).

Kalor berhubungan dengan suhu. Besarnya kalor yang terlibat dapat dihitung berdasarkan besarnya kenaikan suhu. Dari pengalaman sehari-hari kenaikan suhu dipengaruhi oleh jumlah sistem kita. Kenaikan suhu dipengaruhi oleh jenis sistem kita.

Kalor jenis (c): kalor yang dibutuhkan oleh 1 gram suatu benda untuk menaikkan suhunya sebesar 1°.  

Kapasitas kalor (C): kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sejumlah tertentu suatu benda sebesar 1°.

Satuan kalor adalah kalori. 1 kalori didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air dari 14,5 – 15,51°C. Mengapa 14,5 – 15,51°C? Hal ini karena yang melakukan percobaan orang-orang Eropa, yang suhu air disana berkisar 14°C.

Cara perubahan

Dalam kimia, jumlah dinyatakan dalam

Kapasitas Panas

Pengukuran Kalor

Alat pengukur kalor dikenal sebagai kalorimeter. Secara umum kalorimeter terdiri dari 2 jenis:

*) Kalorimeter sederhana

*) Kalorimeter bom: biasanya digunakan untuk penentuan kalor reaksi pembakaran

Pengukuran kalor menggunakan kalorimeter berlaku asas kekekalan energi. Energi yang berada dalam kalorimeter beserta isinya selalu tetap.

Jika sampel yang bereaksi merupakan sistem, kalorimeter dan air adalah lingkungan, maka:

Hukum Termodinamika I

 Kerja (w) yang dibutuhkan untuk menghasilkan perubahan keadaan dengan melawan gaya yang menentang perubahan keadaan.

Berbagai macam gaya, berbagai macam kerja:

Kalor ekspansi: gaya yang harus dilawan adalah tekanan. Perubahan ke dalam adalah perubahan volume

Sifat perubahan:

1). Perubahan yang harganya hanya ditentukan oleh keadaan awal dan keadaan akhir, sifat yang seperti ini disebut fungsi keadaan

2). Perubahan yang hanya ditentukan oleh cara pencapaian perubahan, sifat ini dikenal sebagai fungsi lintasan

Sifat perubahan: menentukan cara hitung perubahan, selisih perubahan energi

Ekspansi

1) Kerja ekspansi melawan tekanan tetap

2) Ekspansi reversibel

Ekspansi yang terjadi jika tekanan luar hampir sama dengan tekanan dalam. Tekanan luar dapat digantikan dengan tekanan dalam

Jika gasnya dalam gas ideal, 

3) Ekspansi bebas

4) Ekspansi adiabatik

Tidak ada kalor yang terlibat

Kompresi

Misalnya kompresi reversible gas ideal

Kalor dan entalpi: hukum termodinamika 1

Perubahan energi dalam tergantung pada dQ dan dw

Energi dalam merupakan fungsi T, V, dan P

Jika sistem mengalami perubahan maka entalpi juga demikian

Artinya jika tekanan tidak tetap ∆H > Q. Akan tetapi pada tekanan tetap (∆P = 0) maka ∆H = Qp

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa perubahan entalpi adalah perubahan kalor yang berlangsung dalam suatu proses pada tekanan tetap. Dalam kimia, yang banyak digunakan adalah ∆H. ∆H menunjukkan kalor yang terlibat tanpa mempertimbangkan kerja. ∆H menunjukkan kalor yang benar-benar digunakan untuk perubahan keadaan

Hubungan ∆H dan ∆E

Untuk sistem

Kalor gas merupakan gas ideal

Kalor sistem adalahn sistem gas ideal. Jika terjadi perubahan jumlah mol

Entalpi sebagai fungsi suhu. Untuk proses pada tekanan tetap

Hubungan ∆H₂ dengan ∆H₁

Jika diterapkan untuk reaksi

Sumber:

P.W. Atkins. 1999. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.

Perkuliahan Oleh Washington Simanjuntak, PhD (Dosen Kimia Fisik FMIPA Univ.Lampung)