Hukum Thermodinamika

HUKUMTHERMODINAMIKA

HUKUM PERTAMA

Walaupun energi dapat di rubah dari suatu bentuk ke bentuk yang lain, namun energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.Total energi dari suatu sistem dan lingkungan adalah tetap dalam tiap proses.

wqdE

WQE

ΔE : kenaikan energi dalamQ : panas yang diabsorpsiW : kerja yang dilakukan

sistem

PROSES ISOTHERMAL ADIABATIK

ISOTHERMAL :Jika suhu dijaga selama proses

ADIABATIK :Jika pada reaksi tidak ada panas yang dilepaskan atau diperoleh selama prosesq=0, w=-dE

W = P. A. h

Pertambahan

volume

Total daya

W = P. ΔV

Kerjaekspansi

W = P(V2-V1)

ENERGI DALAM :Energi dalam yang membentuk molekulEnergi kinetik translasiEnergi vibrasiEnergi potensial akibat daya antar molekulEnergi rotasi

Satu mol air dalam kesetimbangan dengan uapnya dirubah menjadi uap pada 100oC dan 1 atm. Panas yang diabsorpsi dalam proses ini yaitu panas penguapan air pada 100oC, sekitar 9720 kal/mol.Berapakah harga Q, W dan ΔE?Diketahui volume 1 mol air pada 100oC sekitar 0,018 liter.

kal/mol 8979,304kal/mol 740,696-kal/mol 9720W-QE

kal/mol 740,696kal/mol22,24.582,30

atm. 30,582) 0,018 - (30,6 atm1)(

6,30atm1

)der273100.(.mol.atm.der0821,0.

12

11

2

lllVVPW

ll

P

TRV

JAWAB :

Gas mengembang sebesar 0,5 liter terhadap tekanan konstan dari 0,5 atm pada 25oC.Berapa kerja (erg) yang dilakukan sistem? Diketahui 1 atm=1,01325.106

dyne.cm-2

JAWAB :

erg10.533125,2253312500

cm500.dyne/cm10.01325,1.5,0

.

8

326

VPW

HUKUM PERTAMA THERMODINAMIKA DAN GAS IDEAL

2

1maks P

P log...303,2 TRnW

Berapa kerja maksimum yang dilakukan dalam suatu ekpansi isothermal reversibel dari 2 mol gas ideal dari 1 menjadi 5 liter pada 25oC?

JAWAB :

kalW 19085log.2,298.987,1.2.303,2maks

1

2maks V

V log...303,2 TRnW

1

2

1

2

log...303,2

ln...

V

VTRn

V

VTRnWmaks

Berdasarkan hukum Boyle maka kerja maksimal dalam suatu ekspansi isothermal reversibel dapatdinyatakan dalam bentuk tekanan, sehingga

2

1

1

2

P

P

V

V

2

1log...303,2P

PTRnWmaks

HUKUM KEDUASuatu sistem akan mendekati keseimbangan energi

2

12

2

12

1

2

1

2

2

12

2

QEfisiensi sehingga

Q

Q

penyerapatau dingin reservoir padaan dikembalik yang panas Q1

panas,sumber dari panas Q2 kerja,adalah W Q

W

kerja menjadidirubah bisa tidak panas maka 1bilaQ

WmesinEfisiensi

T

TT

Q

Q

T

T

Q

QQ

EFISIENSI :

Jika T2=T1, siklusnya adalah iisothermal dan efisiensi sama dengan nol, panas secara isothermal tidak tersedia untuk dirubah menjadi kerja

Suatu mesin uap bekerja pada suhu 373oK dan 298oK. Berapa efisiensi teoritis mesin? Jika mesin disuplai dengan 1000 kal dari panas Q2, berapa kerja teoritis dalam erg?

erg 8,41.10 erg/kal 4,184.10 x kal 200 kal 200

kal 200 20% x 1000 W

20% %100373

298373

Q

W Efisiensi

: JAWAB

97

2

x

ENTROPI (S)

2

212

2

12

2

22

2

12

2

T

QTQ W

T

TQ

T

TQ W

T

TT

Q

W

Q2/T2 adalah perubahan entropi dari proses reversibel pada T2Q1/T1 adalah perubahan entropi pada T1

1

2p

1

2p

sistem total

1

rev 1

2

rev 2

12

T

T logC 2,303

T

Tln C S

0 S elirreversib proses Dalam

0 lingkungan S sistem S sistem totalS

T

Q-

T

Q siklus ΔS

S S siklus S

Berapa perubahan entropi yang menyertai penguapan 1 mol air dalam keseimbangan dengan uapnya pada 25oC? Dalam proses isothermal reversibel ini, panas penguapan ΔHv yang dibutuhkan untuk menguap cairan menjadi uap adalah 10500 kal/mol.

rkal/mol.de2,35298

10500

273) (25

10500 S

T

H S

: JAWAB

v

Hitung perubahan entropi dalam perubahan irreversibel 1 mol air menjadi kristal air pada -10oC pada tekanan tetap lalu ubah menjadi es pada 0oC dan akhirnya dinginkan es secara reversibel pada -1ooCKapasitas panas air adalah 18 kal/der dan es 9 kal/der.

0oC) H2O(l,

67,0T1

T2ln CpS 0oC) (L, H2O 10oC)- (l, H2O

rkal/mol.de 0,19 5,10 4,91- S SS

rkal/mol.de 10,5263,2

1343

T

q- S

rkal/mol.de -4,91S C)10- (s, OH C)(l,-10 OH

______________________________________________

32,0T1

T2ln CpS C)(s,-10 OH C)0 (s, OH

26,5T

qS C)(s,0 OH C)(l,0 OH

67,0T1

T2ln CpS C)(l,0 OH C)(l,-10 OH

:

bakOHtotal

revbak

o2

o2

o2

o2

revo2

o2

o2

o2

2

JAWAB

HUKUM THERMODINAMIKA KETIGA

Entropi zat murni berbentuk kristal adalah nol pada nol absolut karena penataan kristal akan menunjukkan keteraturan tinggi pada suhu ini

T

0

p

T

0

p C2,303dTT

CΔS

FUNGSI ENERGI BEBAS DAN APLIKASI

VPWΔF

E)-QWI Therm(Hk QΔESTΔEΔA

P.VAF

P

PT.log2,303.n.R.

P

Pn.R.T.lnΔF

maks

1

2

1

2

A : Fungsi kerjaΔF : Perubahan Energi Bebas

FUNGSI

BATASAN TANDA FUNGSI

SPONTAN TDK SPONTAN

KESEIMBANGAN

TOTAL SISTEM

ΔS ΔE=0, ΔV=0 + ATAU >0 - ATAU <0 0

ΔF ΔT=0, ΔP=0 - ATAU <0 +ATAU >0 0

ΔA ΔT=0, ΔV=0 - ATAU <0 +ATAU >0 0

HK.THERMODINAMIKA III-PERSAMAAN CLAYSIUS CLAPEYRON

21

12v

1

2

.T2,303.R.T

TTΔH

P

Plog

HK.THERMODINAMIKA III-PERSAMAAN GIBSS-HELMHOLTZ

HK.THERMODINAMIKA III-PERSAMAAN CLAYSIUS CLAPEYRON

PT

ΔFTΔHΔF

21

12

1

2

21

12

1

2

0

.ln

.ln

RT

F-Kln R.T.lnKΔF

TT

TT

R

H

x

x

TT

TT

R

H

K

K

f

o