Top Banner
KONSEP-KONSEP DASAR KONSEP-KONSEP DASAR TERMODINAMIKA TERMODINAMIKA Endang Susilowati Prodi Pendidikan Kimia FKIP UNS
14

KONSEP-KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

Jan 12, 2016

Download

Documents

alta

KONSEP-KONSEP DASAR TERMODINAMIKA. Endang Susilowati Prodi Pendidikan Kimia FKIP UNS. KONSEP-KONSEP DASAR TERMODINAMIKA. • Termodinamika mempelajari hubungan antara panas, kerja dan energi serta perubahan-perbahan yang diakibatkannya terhadap si s tem - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

KONSEP-KONSEP DASAR KONSEP-KONSEP DASAR TERMODINAMIKATERMODINAMIKA

Endang SusilowatiProdi Pendidikan Kimia FKIP UNS

Page 2: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA
Page 3: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA
Page 4: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA
Page 5: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

• Termodinamika mempelajari hubungan antara panas, kerja dan energi serta perubahan-perbahan yang diakibatkannya terhadap sistem

• Sistem kesetimbangan dalam termodinamika1. Kesetimbangan termal2. Kesetimbangan mekanik3. Kesetimbangan material

Istilah – istilah penting dalam termodinamika kimia :• sistem : bagian dari alam semesta yang kita amati atau yang

dipelajari• lingkungan : bagian diluar sistem yang yang masih berpengaruh

atau dipengaruhi oleh sistem• Batas (boundary) : bagian yang memisahkan sistem dengan

lingkungan.

KONSEP-KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

Page 6: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

INTERAKSI SISTEM DAN LINGKUNGAN

• Berdasarkan sifat interaksi antara sistem dan lingkungan, sistem dibedakan :– Sistem terbuka, antara sistem dan lingkungan

masih terjadi pertukaran energi dan materi ( dq ≠ 0 ; dm ≠ 0)

– Sistem tertutup; hanya dimungkinkan adanya perpindahan energi antara sistem dan lingkungan (dq ≠ 0 ; dm = 0)

– Sistem terisolasi / tersekat ; tidak dimungkin-kan adanya perubahan materi atau energi (dq = 0 ; dm = 0)

Page 7: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

• Variabel intensif : variabel termodinamika yg tidak tergantung pada jumlah materi.

Contoh: Temperatur, tekanan, massa jenis, titik didih, pH, Tegangan muka, Indeks bias, kekentalan, panas spesifik

• Variabel ekstensif : variabel termodinamika yg tergantung pada jumlah materi.

Contoh: massa, Volume, Energi Dalam, Entalpi, entropi

Variabel Termodinamika

Page 8: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

Proses TermodinamikaProses Termodinamika

Proses termodinamika Operasi yang menyebabkan keadaan sistem berubah

Ada beberapa jenis proses termodinamika :Proses Isotermis , dT = 0, tidak ada perubahan temperatur sistemProses Adiabatik, dq = 0, tidak ada pertukaran panas antara sistem dengan

lingkunganProses Isobaris , dP = 0, tekanan sistem konstanProses Isokoris, dV = 0, tidak ada perubahan volume sistemProses Siklis, dU = 0, dH = 0, Sistem melakukan beberapa proses yang

berbeda tetapi akhirnya kembali pada keadaan semula Proses reversibel (Proses dapat balik ) : suatu proses yang berlangsung

sedemikian hingga setiap bagian yang mengalami perubahan dikembalikan pada keadaan semula tanpa menyebabkan suatu perubahan lain.

Proses irreversibel (proses tak dapat balik) : proses yang berlangsung dalam satu tahap, arahnya tak dapat dibalik kecuali dengan tambahan energi luar

Page 9: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

• Suatu variabel termodinamika dikatakan sebagai fungsi keadaan jika hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir saja, tidak tergantung pada jalannya proses.

Contoh : entalpi (H), energi dalam (U)• Suatu variabel termodinamika dikatakan sebagai fungsi proses

jika besarnya tergantung pada jalannya proses. contoh : kerja (w) dan Kalor (q)• Suatu variabel termodinamika dapat dibuktikan sebagai fungsi

keadaan jika differensialnya bersifat eksak. Sehingga jika differensialnya tidak eksak maka variabel tersebut merupakan fungsi proses.

Fungsi Keadaan dan Fungsi Proses

Page 10: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

Differensial eksak• jika z = f(x,y), perubahan kecil z sebesar dx pada y konstan

dinyatakan sebagai dz = (∂z/∂x)y dx• jika z = f(x,y), perubahan kecil z sebesar dy pada x konstan dinya-

takan sebagai dz = (∂z/∂y)x dyPerubahan z dengan merubah secara serentak dx dan dy dinyatakan:

dz = (∂z/∂x)y dx + (∂z/∂y)x dy (1.1)

Jika : (∂z/∂y)y = M(x,y)

(∂z/∂y)x = N(x,y)Maka persamaan (1.1) menjadi :

dz = M(x, y) dx + N(x,y) dy (1.2)Differensial tersebut dikatakan eksak jika dipenuhi :

(∂M/∂y)x = (∂N/∂x)y atau (1.3)

(∂2z/∂ydx) = (∂2z/∂x∂y) (1.4)Persamaan (1.3) dan (1.4) ditafsirkan sebagai : variabel z sebagai fungsi x dan y jika berubah sebesar dz sebagai akibat perubahan dx dan dy akan mempunyai harga yang sama jika diubah dengan cara :

- dx dulu (pada y konstan) , kemudian dy (pada x konstan) atau- dy dulu (pada x konstan), kemudian dx (pada y konstan)

Page 11: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

Dari persamaan (1.1):dz = (∂z/∂x)y dx + (∂z/∂y)x dy

Pada perubahan yang sangat kecil pada y konstan (dy = 0) menjadi :

dzy = (∂z/∂x)y dxy (1.5)Bila dibagi dengan dzy didapat :

1 = (∂z/∂x)y∂xy/∂zy = (∂z/∂x)y(∂x/∂z)y

Sehingga :(∂z/∂x)y = 1 / (∂x/∂z)y (1.6)

Dari persamaan (1.1) pada z konstan (dz=0) diperoleh :0 = (∂z/∂x)y dx + (∂z/∂y)x dy

Bila dibagi dengan dyz didapat :0 = (∂z/∂x)y (∂x/∂y)z + (∂z/∂y)x (1.7)

Aturan Rantai Siklis

Page 12: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

(∂z/∂x)y (∂x/∂y)z = -(∂z/∂y)x = -1 (∂z/∂y)x = -1 / (∂y/∂z)x

Atau :

(∂z/∂x)y(∂x/∂y)z (∂y/∂z)x = -1

Persamaan 1.8 disebut aturan siklis yang banyak berguna dalam penye-lesaian termodinamika :

- (∂z/∂y)x = - (∂z/∂x)y (∂x/∂y)z

- (∂z/∂y)x = -(∂z/∂x)y / (∂y/∂x)z

- (∂z/∂y)x = - (∂x/∂y)z (∂x/∂z)y

Page 13: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

Koefisien Ekspansifitas () dan Koefisien kompresibiltas ()

• Koefisien ekspansifitas didefinisikan sebagai laju perubahan volume sistem karena pengaruh suhu pada tekanan konstan, dirumuskan:

= 1/V (∂V/∂T)p

• Koefisien kompresibilitas didefinisikan sebagai laju perubahan volume sistem yang disebabkan pengaruh tekakan temperatur konstan, dirumuskan:

K = -1/V (∂V/∂p)T

• Hubungan antara dan K dinyatakan:

/K = (∂p/∂T)V (buktikan!!!)

Page 14: KONSEP-KONSEP DASAR  TERMODINAMIKA

Soal-soal

1. Dengan menggunakan perumusan diferensial eksak dan non eksak, tentukan apakah fungsi berikut termasuk diferensial eksak atau non eksak

z = xy3 dengan z = f (x,y)z = 2y3 + 3x2 dengan z = f(x,y)V = r2h dengan V = f (r,h)

2. Diketahui P = RT/(V-b) dengan V = f(p,T). Buktikan bahwa P, T, V merupakan fungsi keadaan

3. Tunjukkan bahwa kerja dan kalor adalah fungsi