TERMODINAMIKA Bagian dari ilmu fisika yang mempelajari energi panas, temperatur, dan hukum-hukum tentang perubahan energi panas menjadi energi mekanik,

Presentasi berjudul: "TERMODINAMIKA Bagian dari ilmu fisika yang mempelajari energi panas, temperatur, dan hukum-hukum tentang perubahan energi panas menjadi energi mekanik,"— Transcript presentasi:

1 TERMODINAMIKA Bagian dari ilmu fisika yang mempelajari energi panas, temperatur, dan hukum-hukum tentang perubahan energi panas menjadi energi mekanik, listrik, dan bentuk energi lainnya Dikembangkan sebelum teori atom dan molekul mapan, sehingga hukum-hukum termodinamika tidak terpengaruh oleh perubahan dalam teori tentang atom, molekul, struktur zat, dan antaraksi atom atau molekul Pembahasannya bersifat makroskopis dalam arti menyangkut sifat kelompok atom atau molekul individual Penerapannya dalam bidang kimia memberikan kriteria untuk memprediksi apakah suatu reaksi secara prinsip dapat berlangsung secara spontan atau tidak, dan pada kondisi bagaimana suatu reaksi dapat berlangsung

2 ISTILAH TERMODINAMIKA
SISTEM Bagian dari alam semesta yang sedang kita pelajari sifat-sifatnya ISTILAH TERMODINAMIKA Bagian dari alam semesta yang dapat berinteraksi dengan sistem LINGKUNGAN

3 DINDING BATAS ANTARA SISTEM DAN LINGKUNGAN DIATERMAL (TEMBUS ENERGI)
ADIATERMAL (TIDAK TEMBUS ENERGI) SISTEM TERBUKA SISTEM TERTUTUP SISTEM TERISOLASI

4 SISTEM TERBUKA Sistem yang dapat mengadakan pertukaran materi dan energi dari sistem dengan lingkungannya atau sebaliknya HOME

5 SISTEM TERTUTUP Sistem yang mempunyai dinding diatermal, sehingga hanya terjadi pertukaran energi dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya HOME

6 SISTEM TERISOLASI Sistem yang tidak bisa mengadakan pertukaran materi dan energi dengan lingkungannya atau sebaliknya

7 KEADAAN SISTEM Kondisi-kondisi yang berhubungan dengan sistem (baik sebelum maupun sesudah perubahan berlangsung), seperti tekanan, temperatur, volume, jumlah mol tiap komponen sistem, energi bebas, entalpi, energi dalam, entropi

8 KEADAAN SETIMBANG Bila sistem kontak dengan lingkungan dan selama kontak tidak terjadi perubahan yang berarti antara sistem dengan lingkungannya

9 SEMUA PROSES SPONTAN MENUJU KE ARAH KESETIMBANGAN

10 Perubahan yang terjadi bergantung pada jenis sistem dan lingkungan
SISTEM YANG TIDAK SETIMBANG DENGAN LINGKUNGANNYA CENDERUNG BERUBAH UNTUK MENCAPAI KESETIMBANGAN DAN BERLANGSUNG SECARA SPONTAN Perubahan yang terjadi bergantung pada jenis sistem dan lingkungan Mungkin terjadi kerja, perpindahan kalor, atau menimbulkan energi listrik

11 PISTON Piston Diam

12 PISTON terjadi penambahan volume gas di dalam pompa dan piston akan berhenti saat Pin = Pex (EKSPANSI) KERJA VOLUME

13 KERJA VOLUME (W) Nilainya bergantung pada besarnya penambahan volume dan tekanan udara luar atau

14 energi mekanik akibat gerakan partikel materi dan dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain
KALOR akan mengalir dari sistem ke lingkungan, jika sistem mempunyai dinding diatermal dan suhu sistem lebih tinggi dari suhu lingkungan akan mengalir dari lingkungan ke sistem, jika sistem mempunyai dinding diatermal dan suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu sistem

15 Perpindahan Kalor RADIASI KONVEKSI KONDUKSI

16 Mengalirnya sinar matahari ke bumi
RADIASI Energi gerakan foton berupa gelombang elektromagnetik Mengalirnya sinar matahari ke bumi HOME

17 Aliran molekul gas atau cairan dari satu tempat ke tempat lain
KONVEKSI Energi gerakan partikel materi Aliran molekul gas atau cairan dari satu tempat ke tempat lain HOME

18 Aliran panas pada sebatang logam yang dipanaskan
KONDUKSI Aliran energi melalui tumbukan partikel materi yang berdekatan secara sambung Aliran panas pada sebatang logam yang dipanaskan

19 Bila sistem diberi beda potensial dari lingkungannya, maka energi listrik akan mengalir dari lingkungan ke sistem Bila di dalam sistem terdapat beda potensial, maka sistem dapat memberikan energi listrik ke lingkungannya Besarnya energi listrik (W) yang dihasilkan bergantung pada besarnya muatan (q) yang mengalir dan beda potensial (E)

20 FUNGSI KEADAAN Besaran tekanan, temperatur, volume, jumlah mol tiap komponen sistem, energi bebas, entalpi, energi dalam, entropi Menentukan keadaan sistem Harganya tidak bergantung pada asal-usul sistem

21 PERSAMAAN KEADAAN Fungsi-fungsi keadaan yang dinyatakan dalam bentuk persamaan Menggambarkan hubungan antar beberapa fungsi keadaan

22 PROSES ADIABATIS PROSES ISOTERMAL
Pada umumnya di dalam termodinamika yang menjadi pusat perhatian kita adalah proses yang berlangsung di dalam sistem dan hubungan antara sistem tersebut dengan lingkungannya PROSES ADIABATIS PROSES ISOTERMAL Proses yang tidak diikuti oleh pemindahan panas dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya Selama proses berlangsung terjadi pemindahan panas dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya, sehingga temperatur sistem konstan selama proses berlangsung

23 ENERGI DALAM Energi yang tersimpan di dalam suatu sistem
Total energi yang dimiliki sistem sebagai akibat dari energi kinetik (vibrasi, rotasi, dan translasi) atom-atom, ion, atau molekul yang ada di dalam sistem itu, ditambah energi potensial yang timbul akibat antar aksi antar partikel yang membentuk sistem Jika sistem menerima energi, dikatakan bahwa energi dalam dari sistem naik Jika sistem melepaskan energi, dikatakan bahwa energi dalam dari sistem turun

24 ENERGI DALAM SUATU SISTEM TIDAK DAPAT DIHITUNG
YANG DAPAT DIUKUR ADALAH PERUBAHAN ENERGI DALAM SUATU SISTEM (diketahui dari perubahan suhu sistem)

25 JIKA SUHU SISTEM NAIK (T2>T1), MAKA GERAKAN PARTIKEL DI DALAM SISTEM LEBIH CEPAT, INI BERARTI BAHWA ENERGI DALAM SISTEM NAIK (ΔU > 0)

26 JIKA SUHU SISTEM TURUN (T2<T1), MAKA GERAKAN PARTIKEL DI DALAM SISTEM LEBIH LAMBAT, INI BERARTI BAHWA ENERGI DALAM SISTEM TURUN (ΔU < 0)

27 HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA
menyatakan hubungan energi sistem dengan lingkungannya jika terjadi suatu peristiwa Jika sistem kemasukan energi, maka lingkungan kehilangan energi dengan jumlah yang sama Jika lingkungan kemasukan energi, maka sistem kehilangan energi dengan jumlah yang sama

28 HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA
energi dalam gas bertambah dan sistem melakukan kerja Kalor (q) yang diberikan kepada sistem, sebagian disimpan sebagai energi dalam (ΔU) dan sebagian lagi diubah menjadi kerja (W) HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

29 HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA
ENERGI TIDAK DAPAT DICIPTAKAN ATAU DIMUSNAHKAN, TETAPI DAPAT DIUBAH DARI SATU BENTUK KE BENTUK YANG LAIN

30 Jika kalor masuk ke dalam sistem, maka q > 0
Jika kalor keluar dari dalam sistem, maka q < 0 Jika sistem melakukan kerja (ekspansi), maka W < 0 Jika lingkungan melakukan kerja (kompresi), maka W > 0

31 SISTEM MELAKUKAN KERJA
EKSPANSI SISTEM MELAKUKAN KERJA W < 0 (W berharga negatif)

32 W = kerja (liter × atm) ΔV = perubahan volume (liter) P = tekanan yang melawan gerakan piston (atm) Untuk proses ekspansi, P = Pex Untuk proses kompresi, P = Pin

33 PROSES ISOVOLUM (ISOCHOR)
BEBARAPA MACAM PROSES PROSES ISOTERMAL PROSES ISOVOLUM (ISOCHOR) PROSES ADIABATIK

34 ENERGI DALAM SISTEM KONSTAN ΔU = 0
PROSES ISOTERMAL PROSES YANG BERLANGSUNG PADA SUHU TETAP (T1 = T2) ENERGI DALAM SISTEM KONSTAN ΔU = 0

35 PROSES ISOTERMAL Kalor yang diberikan kepada sistem atau dilepas sistem semuanya diubah menjadi kerja HOME

36 SISTEM TIDAK MELAKUKAN KERJA
PROSES ISOVOLUM PROSES YANG BERLANGSUNG PADA VOLUME TETAP (V1 = V2 ATAU ΔV = 0) SISTEM TIDAK MELAKUKAN KERJA

37 PROSES ISOVOLUM Seluruh panas yang diserap atau dilepaskan digunakan untuk menaikan atau menurunkan energi dalam sistem tersebut HOME

38 Perubahan energi dalam sistem dipakai untuk menghasilkan kerja
PROSES ADIABATIK PROSES YANG TIDAK MENYERAP ATAU MELEPASKAN KALOR (q = 0) Perubahan energi dalam sistem dipakai untuk menghasilkan kerja

39 Energi dalam sistem konstan
JIKA SELAMA PERUBAHAN, TIDAK ADA KALOR YANG MENGALIR DARI SISTEM KE LINGKUNGAN ATAU SEBALIKNYA (q = 0), JUGA TIDAK ADA KEREJA YANG DILAKUKAN SISTEM TERHADAP LINGKUNGAN ATAU SEBALIKNYA (W = 0) Energi dalam sistem konstan

40 REAKSI KIMIA UMUMNYA BERLANGSUNG PADA TEKANAN TETAP (DALAM BEJANA TERMUKA)
PANAS YANG DISERAP ATAU DILEPASKAN OLEH SISTEM TIDAK SAMA DENGAN ΔU ATAU qV UNTUK MENYATAKAN EFEK PANAS BAGI REAKSI KIMIA YANG BERLANGSUNG PADA TEKANAN TETAP, PERLU DIDEFINISIKAN FUNGSI KEADAAN BARU ENTALPI (H)

41 ENTALPI (H) Kalor yang diserap atau dilepaskan sistem pada tekanan luar tetap sama dengan perubahan entalpinya

42 PERUBAHAN ENTALPI BERGANTUNG PADA KEADAAN AWAL DAN KEADAAN AKHIR YAITU H1 DAN H2

43 PERUBAHAN ENTALPI PROSES ENDOTERMIS PROSES EKSOTERMIS PROSES ADIABATIK

44 UNTUK REAKSI YANG HANYA MELIBATKAN ZAT PADAT DAN ZAT CAIR, Δ(PV) SANGAT KECIL (MENDEKATI HARGA 0)

45 JIKA REAKSI MENGHASILKAN ATAU MENGGUNAKAN GAS
dengan : Δn = perubahan jumlah mol gas akibat reaksi kimia Δn = ∑mol (gas) hasil reaksi - ∑mol (gas) pereaksi R = 1,987 kal/mol.0K = 8,314 J/mol.0K

46 Keadaan akhir ini mempunyai derajat ketidak teraturan yang lebih tinggi, karena molekul-molekul gas terdistribusi secara lebih luas dan mempunyai derajat kebebasan gerak yang lebih tinggi

47 DERAJAT KETIDAK TERATURAN SISTEM DISEBUT ENTROPI
Terdapat kecenderungan di alam bahwa proses berlangsung spontan ke arah keadaan sistem yang lebih tidak teratur (keadaan dengan derajat ketidak teraturan lebih tinggi) DERAJAT KETIDAK TERATURAN SISTEM DISEBUT ENTROPI S

48 PERUBAHAN ENTROPI (ΔS)
BERBANDING LURUS DENGAN BESARAN ENERGI PANAS q BERBANDING TERBALIK DENGAN TEMPERATUR T PERUBAHAN ENTROPI (ΔS)

49 HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA
DALAM SETIAP PROSES SPONTAN, SELALU TERJADI PENINGKATAN ENTROPI ALAM SEMESTA HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA PENINGKATAN ENTROPI TOTAL MERUPAKAN HASIL DARI PENAMBAHAN ENTROPI SISTEM DAN LINGKUNGAN

50 PERUBAHAN ENTROPI LINGKUNGAN DIAKIBATKAN OLEH PANAS YANG DILEPASKAN KE LINGKUNGAN (qlingkungan) DIBAGI TEMPERATUR (T) PADA SAAT PERPINDAHAN PANAS TEJADI

51 UNTUK PROSES PADA P DAN T KONSTAN

52 Jika lingkungan melepaskan panas, berarti sistem menerima panas
Jika lingkungan menerima panas, berarti sistem melepaskan panas

53

54 Perubahan akan berlangsung spontan jika ΔStotal > 0
Supaya proses dapat berlangsung spontan, maka TΔStotal > 0 Supaya proses dapat berlangsung spontan, maka (ΔHsistem – TΔSsistem) < 0

55 ENERGI BEBAS GIBBS Pada P dan T konstan

56 Untuk proses spontan, ΔG harus berharga negatif (ΔG < 0) pada P dan T konstan

57 ΔG < 0 pada segala temperatur
Untuk sistem yang mempunyai ΔH < 0 (eksoterm) dan ΔS > 0 (perubahan menyebabkan bertambahnya ketidak teraturan) ΔG < 0 pada segala temperatur Perubahan akan berlangsung spontan pada segala temperatur

58 Untuk sistem yang mempunyai ΔH < 0 (eksoterm) dan ΔS < 0
ΔG < 0 pada temperatur rendah Perubahan akan berlangsung spontan pada temperatur rendah

59 Untuk sistem yang mempunyai ΔH > 0 (endoterm) dan ΔS < 0
ΔG > 0 pada segala temperatur Perubahan tidak akan berlangsung spontan pada segala temperatur

60 Untuk sistem yang mempunyai ΔH > 0 (endoterm) dan ΔS > 0
ΔG < 0 pada temperatur tinggi Perubahan akan berlangsung spontan pada temperatur tinggi