APLIKASI HUKUM I TERMODINAMIKA DAN KAPASITAS KALOR Dipresentasikan oleh: Diah Sylvia W. (4101408005) Wahyu Ayu Nurjanah (4101408173) Zahid Abdush S. (4101410107)

5

4

3

APLIKASI HUKUM I TERMODINAMIKA PADA SISTEM KIMIA Termodinamika adalah studi tentang efek panas yang terjadi baik dalam proses fisis maupun reaksi kimia. Hukum I Termodinamika: dU = dq + dw U = q + w w= -P dV

Kalor reaksi: energi yang dapat dipindahkan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. qv : Kalor reaksi pada volume tetap qp : kalor reaksi pada tekanan tetap Pada volume tetap (w=0) maka: ΔU = qv Pada tekanan tetap maka: ΔU = qp + w = qp - P dV

ΔU = qp - P dV U2 – U1 = qp – P (V2 – V1) (U2 – U1) + P(V2 – V1) = qp (U2 + PV2) – (U1+PV1) = qp (U + PV)2 – (U + PV)1 = qp Besaran (U + PV) disebut entalpi H, sehingga: H2 – H1 = qp ΔH = qp

Hubungan antara ΔH dan ΔU: H = U + PV ΔH = ΔU + Δ(PV) Untuk gas ideal Δ(PV) = ΔnRT, sehingga: ΔH = ΔU + ΔnRT

KAPASITAS KALOR Kapasitas kalor (C) suatu sistem adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan sistem sebanyak satu derajat (Kasmadi,2004,14). Kalor jenis (s) suatu zat adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu satu gram zat sebesar satu derajat celcius (Raymond Chang, 2004, 172)

Hubungan antara kapasitas kalor dengan kalor jenis adalah sbb: C = ms m : massa (gram) s : kalor jenis (J K-1 g-1) C : kapasitas kalor (J K-1)

Jika kita mengetahui kalor jenis dan jumlah suatu zat, maka jumlah kalor (q) yang telah diserap atau dilepaskan pada suatu proses dapat diketahui berdasarkan perubahan suhu sampel. Persamaannya adalah sbb:

Kapasitas kalor pada volume tetap (Cv) adalah: Sedangkan pada tekanan tetap (Cp) adalah:

CONTOH SOAL Gas nitrogen dipanaskan sebanyak 56 gram dari suhu 360 K menjadi 480 K. Jika dipanaskan pada volume tetap kalor yang diperlukan sebesar 3 kJ. Jika massa molekul relatif nitrogen 28 g/mol. Tentukan kapasitas kalor gas tersebut pada volume tetap.

Selesaian: Diketahui: m = 56 gram No = 28 g / mol T1 = 360 K T2 = 480 K Qv = 3 kJ = 3 x 10^3 J Ditanya: Cv? Jawab : Untuk mencari n, rumusnya: n = M / No = 56 / 28 = 2 mol ∆T = T2 – T1 = 480 – 360 = 120 K Cv = Qv / n ∆T = 3 x 10 ^3 / 2 ( 120) = 12, 5 J / mol K

Penerapan Hukum Pertama Termodinamika Proses Isotermal Empat Proses Termodinamika Proses Adiabatik Proses Isokorik Proses Isobarik

Proses Isotermal Proses Isotermik adalah suatu proses yang berlangsung dalam suhu konstan. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam ( perubahan energi dalam = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W).

Jika diterapkan pada proses isotermal, persamaan Hukum pertama termodinamika akan berubah bentuk :

Proses Adiabatik Dalam proses adiabatik, tidak ada kalor yang ditambahkan pada sistem atau meninggalkan sistem (Q = 0). Proses adiabatik bisa terjadi pada sistem tertutup yang terisolasi dengan baik, juga bisa terjadi pada sistem tertutup yang tidak terisolasi.

Jika diterapkan pada proses adiabatik, persamaan Hukum pertama termodinamika akan berubah bentuk :

Proses Isokorik Dalam proses Isokorik, volume sistem dijaga agar selalu konstan. Karena volume sistem selalu konstan, maka sistem tidak bisa melakukan kerja pada lingkungan. Demikian juga sebaliknya, lingkungan tidak bisa melakukan kerja pada sistem.

Jika diterapkan pada proses isokorik, persamaan Hukum pertama termodinamika akan berubah bentuk :

Proses Isobarik Dalam proses Isobarik, tekanan sistem dijaga agar selalu konstan. Karena yang konstan adalah tekanan, maka perubahan energi dalam (delta U), kalor (Q) dan kerja (W) pada proses isobarik tidak ada yang bernilai nol. persamaan hukum pertama termodinamika tetap utuh seperti semula

TERIMA KASIH