Mitha Puspitasari, S.T., M.Eng Ir. Tunjung Wahyu Widayati, M.T TermoKimia Team Teaching Mitha Puspitasari, S.T., M.Eng Ir. Tunjung Wahyu Widayati, M.T Prodi D3 Teknik Kimia FTI UPN”Veteran” Yogyakarta

Pengertian dasar-dasar konsep: Apa itu Sistem? Apa itu Lingkungan? Jenis-jenis proses? E:\MITHA\my jobs\asisten\Kimia Fisika D3\1. Pendahuluan dan Kontrak Perkuliahan.pptx

Keadaan system ditentukan oleh variable system ( P, T, V, n, komposisi, energi dalam entalpi , dll ) Contoh : Kondisi suatu gas ditentukan oleh n, P, dan T Variabel system dibagi : Variabel Intensif = variabel yang tidak bergantung kepada ukuran system, contoh : P, T,  Variabel Ekstensif = Variabel yang bergantung kepada ukuran system, contoh, m, V, E, S, dll Setiap variabel yang harganya bergantung kepada bagaimana keadaan sistem tercapai ( awal & akhir ) dan tidak bergantung kepada bagaimana keadaan tersebut tercapai disebut dengan fungsi keadaan, contoh : ∆H, ∆E, P, T.

Perubahan keadaan : Perubahan keadaan yang berlangsung melalui tahap yang sudah ditentukan disebut proses . Suatu proses dapat bersifat reversibel atau tak reversibel. contoh : gas menjadi cair Dalam termodinamika I proses reversibel harus memenuhi 2 persyaratan : Proses dapat dibalikkan arahnya Proses harus berlangsung lambat dalam setiap keadaan, sistem dianggap dalam kesetimbangan.

Panas dan Kerja Panas ( Q ) = Energi yang dipindahkan melalui batas-batas sistem akibat adanya beda temperatur antara sistem dengan lingkungan. Q bukan fungsi keadaan dan merupakan besaran intensif. Kerja ( W ) = Energi yang bukan panas yang dipertukarkan antara sistem dengan lingkungan pada suatu perubahan keadaan. Kerja dapat juga hasil kali variabel intensif dengan variabel ekstensif Contoh : Jenis Kerja Variabel Intensif Variabel Ekstensif Mekanik ( F . dl ) Ekspansi ( P . dv ) Listrik ( E . dc ) Gaya ( F ) Tekanan ( P ) Potensial ( E ) Jarak ( L ) Volume ( V ) Muatan Listrik ( C )

Menurut perjanjian , jika lingkungan melakukan kerja terhadap sistem, maka W dan bila sistem melakukan kerja terhadap lingkungan ------> W + -

Hukum Termodinamika 1 Hukum ini menyatakan kekekalan energi, yaitu dalam suatu sistem terisolasi, jumlah energinya selalu tetap, atau apabila sistem memungkinkan terjadinya perpindahan panas dan kerja dengan lingkungan, total energi sistem dan lingkungan selalu tetap jika dituliskan dengan rumus Q = bila sistem menyerap panas bila sistem melepas panas dE = perubahan energi dalam sistem ( fungsi keadaan ) dE = Q + P dV Pada volume tetap dV = 0 , sehingga : dE = ( Q ) V Energi dalam sistem adalah panas yang diserap oleh sistem bila proses dilakukan pada volume tetap. dE = Q + W + -

Termodinamika mempelajari efek panas yang terjadi dalam perubahan baik secara kimia maupun fisika. Eksotermis ----> ∆H Endotermis -----> ∆H Panas Reaksi = banyaknya panas yang dilepaskan atau diserap ketika reaksi kimia berlangsung. Merupakan fungsi : jumlah dan jenis zat , temperatur dan tekanan ( terutama untuk gas ). Contoh : 2N2(g) + 3H2(g) -----> 2NH3(g) ∆H = -26,76 Kkal 10000K - +

Termokimia Mempelajari tentang panas reaksi kimia dalam perubahan kimia. Aplikasi Termodinamika 1 ∆E=Q+W E2-E1=Q-PdV E2-E1=Q-P(V2-V1) E2-E1=Q-PV2+PV1 E2+P2V2-(E1+P1V1)=Q H2-H1=Q ∆H=Q ∆Hr=Panas Reaksi

Panas Reaksi dapat dibedakan menjadi: Panas Pembentukan Standar Panas Pembakaran Panas Perubahan fasa Panas Pelarutan

Panas Pembentukan standar Entalpi pembentukan molar standar (∆Hof ) suatu senyawa adalah banyaknya panas yang diserap atau dilepaskan ketika 1 mol senyawa tersebut dibentuk dari unsur-unsurnya dalam keadaan standar ( 250C, 1 atm ). Contoh : S(g) + O2(g) ---> SO2(g) ∆Hof = -70,96 Kkal ∆Hof = ∆Hor298 = -70,96 Kkal SO2(g) ------> O2(g) + S(g) ∆Hor298 = +70,96 Kkal

∆Hor = Ʃ µi ∆Hof atau ∆Hor = Ʃ µi ∆Hoc Hukum Lavoisier – Laplace Panas standar dapat dihitung dari panas pembentukan standar ∆Hor = Ʃ µi ∆Hof atau ∆Hor = Ʃ µi ∆Hoc ∆Hor = (Ʃ Vp ∆Hof produk ) - (Ʃ Vr ∆Hof reaktan ) µ=Vp = koefisien reaksi produk µ= Vr = Koefisien reaksi reaktan

Panas Pembakaran ∆Hc Panas Pembakaran : ∆Hc Panas yang dilepas ketika 1 mol unsur atau senyawa dibakar sempurna dengan oksigen C(p) + 02(g) -----> CO2(g) ∆Hoc = -393 Kj/mol Dari data panas pembakaran, dapat dihitung panas pembentukan ---> menggunakan hukum Hess. Contoh : Diketahui panas pembakaran standar ΔH0C ( C ) = ---> -94,05 Kkal/mol ΔH0C ( CH4 ) = ---> -212,8 Kkal/mol ΔH0C ( H2 ) = ---> -68,32 Kkal/mol

Panas Perubahan Fasa(panas Laten) Panas laten penguapan = - panas laten pengembunan Panas laten pembekuan = - panas laten peleburan ΔHv = panas penguapan = ΔH2(T) - ΔHV(T) Contoh : air pada 1000C , 1 atm ΔHL = 180,07 BTU/lbm Uap air pada 1000C , 1 atm ΔHv = 1150,4 BTU/lbm ΔHv = panas laten penguapan air 1000C = 1150,4 – 180,07 = 970,3 BTU/lbm

Panas Pelarutan Proses pelarutan suatu senyawa ke dalam pelarut tertentu, biasanya disertai dengan pelarutan atau penyerapan panas, efek panas ini disebut panas pelarutan integral yang bergantung kepada jumlah palarut. H2SO4(R) + 50 H2O (R) -----> H2SO4. 50 H2O Bila jumlah pelarut sangat besar sehingga penambahan pelarut selanjutnya tidak berpengaruh. Maka : H2SO4(R) + aq ----> H2SO4(aq) ΔH298 = -22,99 Kkal

Hukum Termodinamika 2 dS untuk menentukan perubahan fisis. Mempelajari tentang arah perubahan reaksi. Dapat dinyatakan dalam bentuk entropi dS=dQ/T S<0 reaksi tidak spontan S>0 reaksi berjalan spontan S=0 reaksi reversibel dS untuk menentukan perubahan fisis.

Untuk perubahan kimia(reaksi kimia) arah perubahan energi ditentukan dengan : Energi Gibs : ∆G (pada P tetap) ∆G= ∆H + T ∆S Energi Him : (pada T tetap) ∆HR=panas reaksi

∆G > 0 proses tidak spontan ∆G < 0 proses spontan ∆G = 0 proses reversibel ∆G > 0 proses tidak spontan Hukum ini menyatakan pembatasan-pembatasan yang berhubungan dengan pengubahan panas menjadi kerja, dan untuk menunjukan arah perubahan proses di alam. Setiap proses spontan dalam suatu system terisolasi akan meningkat entropinya.

Proses Lingkar Carnot Proses lingkar adalah deretan perubahan yang dijalankan sedemikian rupa sehingga pada akhirnya kembali ke keadaan semula. Sai Cornot ( 1824 ) berhasil menghitung hasil kerja maksimum yang diperoleh dari suatu mesin yang bekerja secara reversible.

A ---> B Ekspansi istermal reversial Sejumlah gas ideal mengalami proses lingkar yang terdiri dari 4 langkah perubahan reversibel A ---> B Ekspansi istermal reversial B ---> C Ekspansi adiabatic reversibel C ---> D Kompresi Isotermal reversibel D ---> A Kompresi adiabatic reversibel

Pada proses lingkar ini sejumlah pana Q1 diserap mesin dari reservoir panas pada temperatur T1, sebagian panas diubah menjadi kerja oleh mesin dan sisanya P2 dibuang ke reservoir dingin pada T2. Besarnya kerja yang dihasilkan mesin adalah :