KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

1/25

TERMODINAMIKA

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas'and dynamic = 'perubahan).

Termodinamika adalah Ilmu yang mempelajari

hubungan antara kalor (panas) dengan bentuk bentuk energi Neraca Energi dalam sistem

dan lingkungan.

Perlu pemahaman tentang

jenis-jenis sistem dan

lingkungan

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

2/25

Sistem dan lingkungan

Sistem adalah sebuah benda atausekumpulan benda yang hendak diteliti.

Benda-benda lainnya di alam semestadinamakan lingkungan.

Biasanya sistem dipisahkan dengan

lingkungan menggunakanpenyekat/pembatas/pemisah.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

3/25

Misalnya kita hendak menyelidiki air yang berada di

dalam termos.

Air yang ada di dalam termos merupakan sistem,

sedangkan udara dan benda-benda lainnya yang

berada diluar termos merupakan lingkungan.

Dinding termos, baik dinding kaca pada bagian dalamtermos maupun dinding plastik pada bagian luar

termos berfungsi sebagai penyekat alias pemisah.

Termos air merupakan salah satu ilustrasi mengenai

sistem dan lingkungan.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

4/25

Terdapat beberapa jenis sistem, yakni sistemterbuka dan sistem tertutup dan sistem terisolasi.

Sistem terbuka merupakan sistem yangmemungkinkan terjadinya pertukaran materi danenergi antara system dengan lingkungan.

Contoh sistem terbuka adalah tumbuh-tumbuhan, hewan dkk.

Tumbuh-tumbuhan biasanya menyerap air dankarbondioksida dari lingkungan (terjadipertukaran materi).

Tumbuhan juga membutuhkan kalor yangdipancarkan matahari (terjadi pertukaran energi).

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

5/25

Sistem

Lingkungan Pembatas

Sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas

dan kerja) dan benda dengan lingkungannya.Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran

benda disebut permeabel. Samudra merupakan

contoh dari sistem terbuka.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

6/25

Sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas,

benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh

dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi,

seperti tabung gas terisolasi.

Sistem tertutup: terjadi pertukaran energi

(panas dan kerja) tetapi tidak terjadi

pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah

hijau adalah contoh dari sistem tertutup dimana terjadi pertukaran panas tetapi tidak

terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

7/25

Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas,

kerja atau keduanya biasanyadipertimbangkanh sebagai sifat pembatasnya:

pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan

pertukaran panas.

pembatas rigid: tidak memperbolehkanpertukaran kerja.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

8/25

Faktor yang berpengaruh terhadap sistem :

1.Suhu2.Tekanan

Suhu?

Suhu dari suatu benda adalah suatu indikator

dari keadaan panas yang dimiliki-nya didasari

kepada kemampuan benda tersebut untuk

mentransfer panas ke benda lain.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

9/25

Skala untuk menentukan besar kecilnya suhu yang

sudah dikenal adalah :

Fahrenheit

Celcius

Kelvin Rankine

Untuk melihat perbedaan skala dari ke empatskala tersebut, bisa dilihat pada gambar berikut

ini

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

10/25

Skema Perbandingan Suhu

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

11/25

2. Tekanan

Tekanan secara matematis dapat

diefinisikan seperti berikut ini :

P=Fn/A

Fn = Komponen Gaya Normal tegak

lurus A

A = Luas penampang Lintang

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

12/25

Skema Perbandingan Tekanan

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

13/25

Hukum-hukum dasar thermodinamika

Hukum ke-nol thermodinamika

Hukum pertama thermodinamika

Hukum kedua thermodinamika Hukum ketiga thermodinamika

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

14/25

Hukum dasar yang mendasari pengukuran suhu

dikenal dengan hukum ke-nol thermodinamika

Hukum ke-nol thermodinamika menyatakan bahwa

apabila dua buah benda masing-masing beradadalam keadaan kesetimbangan thermal dengan

benda yang ketiga, maka kedua benda ini berada

dalam kesetimbangan termal satu sama lain, artinya,

suhu kedua benda tersebut adalah sama..

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

15/25

Hukum pertama termodinamika

Eksperimental tentang hukum pertamatermodinamika telah dilakukan oleh Joule(1840-1878)

Hukum I Thermodinamika menerangkantentang prinsip konservasi energi yangmenyatakan bahwa, energi tidak dapatdiciptakan dan dimusnahkan, namun demikianenergi tersebut dapat diubah dari satu bentukke bentuk yang lain menjadi kerja misalnya.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

16/25

Dari konsep ini, dapat dikatakan bahwaenergi dapat diubah menjadi kerja dan

juga kerja dapat diubah menjadi energi.

Dalam kaitan dengan Thermodinamika

salah satu bentuk dari energi yangdimaksud adalah Panas (Heat), dan kerja(Work).

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

17/25

Pada sistem tertutup, persamaan energi di

peroleh dari penyusunan Neraca Energi, yaitu

seperti berikut :

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

18/25

q bertanda positif bila energi diserap sistem

Q bertanda negatif bila energi dilepas sistem

W bertanda positif bila sistem dikenai kerja W bertanda negatif bila sistem melakukan

kerja

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

19/25

Keterangan :

Q = Panas yang berpindah dari atau ke sistem

( QinQout)

W = Kerja dalam berbagai bentuk ( WoutWin)

= Perubahan Energi total dari sistem, ( E2

E1)

Perubahan Energi total dinyatakan sebagaijumlah dariperubahan energi dalam , energi potensial , dan energikinetik pada suatu sistem, maka persamaan menjadi :

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

20/25

Kebanyakan sistem tertutup adalah stasioner

sehingga perubahan energi kinetik dan potensial

dapat diabaikan, persamaan menjadi :

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

21/25

Untuk menghitung nilai Kerja (W) dari suatu

proses pada sistem tertutup ini, akan

diilustrasikan dari pergerakan piston di dalamsebuah silinder, seperti gambar berikut ini.

Silinder Piston

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

22/25

Menurut Hukum thermodinamika pertama,energi dalam dari sistem akan berubah bilasistem akan berubah bila sistem tersebutmenerima kerja atau melepaskan panas.

Dari gambar dapat dikatakan bahwa bila pistonditekan dengan tekanan tertentu secara konstan,maka volume cairan akan berubah sampai suatu

saat sistem tersebut diberikan sejumlah kalor(panas) sehingga cairan tersebut kembalimengekspansi sampai ke keadaan semula.Akhirnya satu siklus proses tadi dapat dikatakan

reversibel pada tekanan tetap dan volume tetap.Dalam bentuk formulasi matematisnya dapatdinyatakan sebagai berikut.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

23/25

Kerja (W) = Gaya (F) x Jarak perpindahan(L)

Gaya (F) = P xA,

dimanaA adalah luas penampang lintang piston yangbekerja pada cairan, dengan demikian kerja (W) dapatditulis sebagai :

Untuk perubahan volume yang sangat kecil (dV), makadapat ditulis sebagai :

dW=PdV

Hasil integrasi adalah :

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

24/25

Enthalpi

Enthalpi didefinisikan dalam bentuk persamaan matematis:

H = U + PV

keterangan : H = enthalpi

P = tekanan absolut

V = volume

Hasil kali P dengan V mempunyai satuan energi,demikian juga dengan U.

Oleh karena U, P dan V adalah fungsi keadaan (state functions),

bentuk differensial dari persamaan dapat ditulis sebagai :

dH = dU +d(PV)

persamaan ini digunakan apabila adanya suatu perubahan differensialpada suatu sistem.

7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA

25/25

Eksperimen tentang hukum ke-nol dan hukum

pertama termodinamika Modul

percobaan Panas Netralisasi Asam Basa

Panas Netralisasi Asam Basa:

Prinsif ?

Sistem ?