kimia fisik - termodinamika
TRANSCRIPT
-
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
http://id.wikipedia.org/wiki/Bahasa_Yunanihttp://id.wikipedia.org/wiki/Bahasa_Yunanihttp://id.wikipedia.org/wiki/Bahasa_Yunanihttp://id.wikipedia.org/wiki/Bahasa_Yunani -
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.
http://gurumuda.net/sistem-dan-lingkungan.htmhttp://gurumuda.net/sistem-dan-lingkungan.htmhttp://gurumuda.net/sistem-dan-lingkungan.htmhttp://gurumuda.net/sistem-dan-lingkungan.htmhttp://gurumuda.net/sistem-dan-lingkungan.htmhttp://gurumuda.net/sistem-dan-lingkungan.htm -
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).
http://gurumuda.net/tag/sistem-terbukahttp://gurumuda.net/tag/sistem-tertutuphttp://gurumuda.net/tag/sistem-terbukahttp://gurumuda.net/tag/sistem-terbukahttp://gurumuda.net/tag/sistem-tertutuphttp://gurumuda.net/tag/sistem-tertutuphttp://gurumuda.net/tag/sistem-tertutuphttp://gurumuda.net/tag/sistem-tertutuphttp://gurumuda.net/tag/sistem-terbukahttp://gurumuda.net/tag/sistem-terbukahttp://gurumuda.net/tag/sistem-terbuka -
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.
http://id.wikipedia.org/wiki/Samudrahttp://id.wikipedia.org/wiki/Samudra -
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.
http://id.wikipedia.org/wiki/Rumah_hijauhttp://id.wikipedia.org/wiki/Rumah_hijauhttp://id.wikipedia.org/wiki/Rumah_hijauhttp://id.wikipedia.org/wiki/Rumah_hijauhttp://id.wikipedia.org/wiki/Rumah_hijau -
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
http://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/th11.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/suhu.png -
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
http://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/th32.png -
7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA
12/25
Skema Perbandingan Tekanan
http://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/th42.png -
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 :
http://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/eq9.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/eq8.png -
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 :
http://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/dele.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/ep1.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/du.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/eb.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/du.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/dele1.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/dele.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/ep1.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/dele1.png -
7/30/2019 KIMIA FISIK - TERMODINAMIKA
20/25
Kebanyakan sistem tertutup adalah stasioner
sehingga perubahan energi kinetik dan potensial
dapat diabaikan, persamaan menjadi :
http://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/eda1.png -
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
http://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/sistem2.png -
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 :
http://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/int.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/f1.pnghttp://herirustamaji.files.wordpress.com/2012/05/w.png -
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 ?