Upload
alfiandiandhy
View
251
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
dsf
Citation preview
BAB IPENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Termodinamika berasal dari bahasa Yunani yaitu thermos yang berarti ‘panas’
dan dari bahasa Inggris yaitu dynamic yang artinya ‘perubahan’(perubahan fisika energi,
panas, kerja, entropi dan kespontanan proses), maka dapat diartikan bahwa
Termodinamika merupakan cabang dari ilmu fisika yang mempelajari suhu, kalor, dan
besaran mikroskopik lainnya. Termodinamika adalah suatu bidang ilmu yang
mempelajari penyimpanan, transformasi (perubahan) dan transfer (perpindahan) energi.
Energi disimpan sebagai energi internal (yang berkaitan dengan temperatur), energi
kinetik (yang disebabkan oleh gerak), energi potensial (yang disebabkan oleh ketinggian)
dan energi kimia (yang disebabkan oleh komposisi kimiawi); ditransformasikan/diubah
dari salah satu bentuk energi ke energi lainnya; dan ditransfer melintasi suatu batas
sebagai kalor atau usaha/kerja (work). Dalam termodinamika kita akan mengembangkan
persamaan-persamaan matematis yang menghubungkan transformasi dan transfer energi
dengan properti-properti bahan seperti temperatur, tekanan, atau entalpi.oleh karena itu
zat-zat dan properti-propertinya menjadi tema sekunder yang sangat penting.
Termodinamika membahas tentang sistem keseimbangan (equilibrium), yang
dapat digunakan untuk mengetahui besarnya energi yang diperlukan untuk mengubah
suatu sistem keseimbangan, tetapi tidak dapat dipakai untuk mengetahui seberapa cepat
(laju) perubahan itu terjadi karena selama proses sistem tidak berada dalam
keseimbangan. Suatu sistem tersebut dapat berubah akibat dari lingkungan yang berada
di sekitarnya. Sementara untuk aplikasi dalam materialnya, termodinamika membahas
material yang menerima energi panas atau energi dalam bentuk yang berbeda-beda.
Seperti telah diketahui bahwa energi didalam alam dapat terwujud dalam berbagai
bentuk, selain energi panas dan kerja, yaitu energi kimia, energi listrik, energi nuklir,
energi gelombang elektromagnit, energi akibat gaya magnit, dan lain-lain . Energi dapat
berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa
tehnologi. Selain itu energi di alam semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau
dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain
tanpa ada pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai prinsip konservasi
atau kekekalan energi. Prinsip termodinamika tersebut sebenarnya telah terjadi secara
alami dalam kehidupan sehari-hari. Bumi setiap hari menerima energi gelombang
elektromagnetik dari matahari, dan dibumi energi tersebut berubah menjadi energi panas,
energi angin, gelombang laut, proses pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan
banyak proses alam lainnya. Proses didalam diri manusia juga merupakan proses
konversi energi yang kompleks, dari input energi kimia dalam maka nan menjadi energi
gerak berupa segala kegiatan fisik manusia, dan energi yang sangat bernilai yaitu energi
pikiran kita. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka prinsip
alamiah dalam berbagai proses termodinamika direkayasa menjadi berbagai bentuk
mekanisme untuk membantu manusia dalam menjalankan kegiatannya. Mesin-mesin
transportasi darat, laut, maupun udara merupakan contoh yang sangat kita kenal dari
mesin konversi energi, yang merubah energi kimia dalam bahan bakar atau sumber
energi lain menjadi energi mekanis dalam bentuk gerak atau perpindahan diatas
permukaan bumi, bahkan sampai di luar angkasa. Pabrik- pabrik dapat memproduksi
berbagai jenis barang, digerakkan oleh mesin pembangkit energi listrik yang
menggunakan prinsip konversi energi panas dan kerja. Untuk kenyamanan hidup, kita
memanfaatkan mesin air conditioning , mesin pemanas, dan refrigerators yang
menggunakan prinsip dasar thermodinamika
1.2. Rumusan Masalah
a) Apa perbedaan hukum termodinamika awal, I, II, dan III?
b) Bagaimana konsep dH, dG, dan dS dalam menetapkan kesepontanan suatu proses
atau reaksi?
1.3. Tujuan
a) Untuk memgetahui perbedaan hukum termodinamika awal, I, II, dan III.
b) Untuk mengetahui konsep dH, dG, dan dS dalam menetapkan kesepontanan suatu
proses atau reaksi.
BAB IIPEMBAHASAN
1.1. Hukum-Hukum Termodinamika
1.1.1. Hukum Termodinamika Awal (Zeroth Law)
Termodinamika awal menyatakan bahwa:
‘When any two bodies are each separately in thermal equilibrium with a
third, they are also in thermal equilibriumwith each other.’
Yang artinya dalam bahasa Indonesia kurang lebih menurut
sepangetahuan dan kemampuan saya adalah jika ada dua buah benda yang
berada dalam satu kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga
benda yang ada di dalam nya juga akan terjadi kesetimbangan termal. Jika ada
benda A, benda B dan benda C yang berada di dalam suatu wadah / bejana
yang diketahui bahwa suhu benda A dan C pada kondisi kesetimbangan
termal, dan pada sisi lain ternyata suhu benda B dan benda C juga dalam
kondisi kesetimbangan termal. Maka dapat dikatakan bahwa ketiga benda
tersebut berada dalam kondisi kesetimbangan termal seperti yang dialami oleh
Benda A dan Benda B terhadap benda C. Walaupun suhu benda C jauh lebih
tinggi, maka lama kelamaan suhu nya akan turun dan akhirnya akan terjadi
kesetimbangan di dalam sistem tersebut.
Kurang lebih jika dituliskan dalam bentuk bagan adalah:
Suhu A = Suhu C (i)
Suhu B = Suhu C (ii)
Maka
Suhu A = Suhu B = Suhu C (i) dan (ii)
Peristiwa kesetimbangan termal dan hukum termodinamika awal ini
jika diterapkan dan dilihat dalam kehidupan sehari hari sebenarnya sangat
banyak sekali. Sebut saja salah satu contoh yang paling sederhana, yaitu pada
saat kita mengukur suhu badan saat sedang demam. Misalkan saja ada dua
tempat pengambilan data, yaitu di daerah ketiak (i) dan yang kedua adalah di
dalam mulut (ii). Dan sebagai benda ketiga adalah termometer sebagai
pengukur suhu badan. Sebelum dimulai pengambilan data, maka terlebih
dahulu diukur suhu awal termometer, jika misalnya diketaui suhu awalnya
35°C. Lalu dimulai pengambilan data pertama. Pengambilan data pertama
adalah di daerah ketiak (i) atau di lipatan lengan ketiak, termometer diletakkan
di dalamnya dan dicatat perubahan suhu termometer dalam 3 menit (180
sekon). Dan ternyata didapatkan data suhu di ketiak (i) sebesar 38°C. Lalu
termometer didinginkan dengan caara dikibas kibaskan agar suhunya kembali
seperti semula (35°C). Setelah suhu termometer kembali lagi, maka diambil
data pada tempat kedua, yaitu di dalam mulut (ii). Sama seperti pada
pengambilan data pertama, suhu dicatat setelah termometer berada di dalam
mulut dalam waktu 180 sekon. Dan ternyata setelah 180 sekon, suhu yang
berada di dalam mulut (ii) juga sebesar 38°C. Maka dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa suhu tubuh keseluruhan (sistem) adalah sebesar 38°C
1.1.2. Hukum Termodiamika I
Hukum termodinamika pertama ini sangat bekaitan dnegan erat dengan
hukum kekekalan energi. Masih sama seperti hukum termodinamika awal,
hukum termodinamika pertama ini banyak ditemukan di peristiwa keseharian.
Hukum termodinamika pertama berbunyi bahwa:
The total is the same in all adiabatic processes between any two
equilibrium states having the same kinetic and potential energy.
Arti yang memudahkan unntuk dipahami dari bunyi hukum tersebut
kurang lebih adalah perubahan energi total dalam suatu sistem yang tertutup
adalah sama besar dengan jumlah besarnya kalor yang ditambahkan ke dalam
sistem termodinamika dan usaha yang dilakukan di sistem tersebut. Jika
dituliskan dalam bentuk rumus, maka:
dimana: U = perubahan energi dalam Q = perubahan kalor W = perubahan usaha yang dilakukan
Di dalam hukum termodinamika pertama bekerja beberapa peristiwa
lain, antara lain yaitu proses isotermal, proses isobarik, proses isokhorik, dan
proses adiabatik. Proses isotermal adalah proses pada peristiwa terjadiinya
hukum termodinamika pertama pada saat suhunya selalu konstan, yang artinya
di dalam sistem tersebut tidak terjadi perubahan suhu. Proses isobarik adalah
peristiwa dimana tekanan tidak berubah, tekanan di dalam sistem selalu sama
dan tidak ada perubahan yang signifikan. Proses isokhorik adalah peristiwa
pada hukum termodinamika pertama pada saat volumenya yang kostan. Dan
proses adiabatik adalah peristiwwa dimana tidak ada perubahan kalor di dalam
sistem.
Proses isobarik
Proses isobarik adalah perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.
Persamaan keadaan isobarik:
Usaha yang dilakukan pada keadaan isobarik:
Ket: W = usaha (joule)P = besarnya tekanan (atm)
= perubahan volume (liter)
Proses isokhorik
Proses isokhorik adalah perubahan keadaan gas pada volume tetap.
Persamaan keadaan isokhorik:
Proses isotermis/isotermik
Proses isotermik adalah perubahan keadaan gas pada suhu tetap.
Persamaan keadaan isotermik:
Proses adiabatik
Proses adiabatik adalah perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor
yang masuk maupun keluar dari sistem.
Persamaan keadaan adiabatik:
Penerapan hukum termodinamika pertama ini terjadi pada banyak
peristiwa sehari hari. Salah satu contohnya adalah pada bunga es di kulkas.
Jika kulkas disebut sebagai sistem dan panas yang ada di luarnya adalah
lingkungan. Adanya perubahan suhu dan tekanan di dalam sistem tersebut
akan membuat terjadinya hukum termodinamika pertama. Kalor mengalir dari
dalam sistem ke luar sistem (lingkungan). Lalu, di dalam kulkas bekerja usaha
untuk tetap menyetabilkan keadaan di dalam kulkas. Usaha ini diubah dalam
bentuk yang lain, yaitu menjadi bunga es, sehingga suhu es tetap terjaga
(dingin) meskipun mesinnya menghasilkan kalor (mengubah dari energi listrik
menjadi kalor yang digunakan untuk mendinginkan isi kulkas). Jika usahanya
tidak diubah dalam bentuk bunga es, maka kulkas akan overheat atau
kepanasan dan akan cepat rusak. Selain menggunakan contoh dari kulkas,
tentu masih banyak contoh lain. Seperti pada pembuatan popcorn, merebus
air, dll.
1.1.3. Hukum Termodinamika II
Hukum termodinamika kedua ini erat hubungannya dengan hukum
termodinamika yang sebalumnya. Namun, hukum termodinamika kedua ini
lebih membahas tentang peristiwa yang terjadi yang menyangkut hukum
termodinamika yang pertama, namun ternyata hal tersebut tidak terbukti dan
justru adanya peristiwa baru. Jika pada hukum termodinamika pertama telah
disampaikan bahwa energi berrsifat kekal dan berubah wajud, namun di
hukum termodinamika kedua ini berbeda, energi tidak bisa dengan mudah
berubah begitu sajaa. Energi berubah dengan sifat tertentu. Salah satu sifatnya
adalah bahwa dalam termodinamika ini bersifat irreversible, yang artinya
bahwa energi berubah dengan satu arah. Sehingga jika diambil contoh,
misalnnya jika kita menjatuhkan kelereng dari ketingian tertentu. Kelereng
tersebut jatuh memiliki energi potensial yang diubah menjadi energi kinetik
(pada saat terjun) dan akan berubah menjadi sedikit energi bunyi dan energi
panas pada saat membentur lantai (dasar). Namun kita tidak bisa mengubah
dengan mudah, jika kita memiliki kelerega dan energi panas, maka tidak akan
mungkin kelereng tersebut akan naik dengan sendirinya ke atas dengan energi
kinetik dan kemudian menjadi energi potensial.
Dalam hukum termodinamika kedua dikenal istilah entropi, entropi
adalah sebuah besaran yang akan selalu naik (bertambah) seiring dengan
bertambahnya waktu mendekati nilai maksimumnya. Hukum kedua
termodinamika pada keadaan entropi mengatakan bahwa:
Processes in which the entropy of an isolated system would decrease do
not occur or in every process taking place in an isolated system the
entropy of the system either increases or remains constant.
Artinya adalah bahwa entropi pada sistem yang tertutup akan selalu
naik dan lalu akan konstan pada saat mendekati kesetimbangan. Sehingga
peristiwa entropi pada hukum termodinamika kedua ini akan selalu naik
hingga titik maksimum seiring bertambahnya waktu.
Entropi berhubungan dengan ketidakteraturan suatu partikel. Jika
dicontohkan, maka kurang lebih seperti di bawah ini:
Pada gambar di atas ini, ada dua wadah, A dan B yang dipisahkan
oleh suatu sekat yang masih terkunci rapat, sehingga pertikel di dalam nya
tidak dapat berpindah ke wadah B. Banyaknya partikel di wadah A adalah ada
25 partikel, sedangkan pada wadah B masih kosong. Sedangkan pada gambar
di bawahnya, sekat sudah dibuka, sehingga paartikel yang ada di wadah B
mulai bergerak dengan aktif ke segala arah dan akhirnya sedikit demi sedikit
masuk ke wadah B yang semula kosong. Gerak partikel ini bergerak dengan
sangat aktif. Sedangkan pada gambar ketiga adalah keadaan dimana partikel
sudah mendekati titik maksimum, jika di awal tadi di wadah A berisi 25
partikel dan di wadah B kosong, maka di keadaan ketiga ini di wadah B sudah
terisi. Di wadah A terisi sebanyak 12 partikel dan di wadah B berisi sebanyak
13 partikel. Meskipun sekat terbuka, namun perubahan banyaknya pertikel
akan mendekati konstan dan berada di titik maksimum. Di keadaan inilah
adanya hukum termodinamika kedua yang berhubungan dengan entropi telah
berlaku dan terjadi.
1.1.4. Hukum Termodinamika III
Hukum termodinamika terkait dengan temperature nol absolute. Hukum
ini menyatakan bahwa pada saat suatu system mencapai temperature nol
absolute, semua proses akan berhenti dan entropi system akan mendekati nilai
minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur
Kristal sempurna pada temperature nol absolute bernilai nol. Hukum ketiga
termodinamika memberikan dasar untuk menetapkan entropi absolut suatu zat,
yaitu entropi setiap kristal sempurna adalah nol pada suhu nol absolut atau nol
derajat Kelvin (K). Pada keadaan ini setiap atom pada posisi yang pasti dan
memiliki energi dalam terendah.
Efek magnetokalorik di pakai untuk menurunkan temperatur senyawa
paramagnetik hingga sekitar 0.001 K. Secara prinsip, temperatur yang lebih
rendah lagi dapat dicapai dengan menerapkan efek magnetokalorik berulang-
ulang. Jadi setelah penaikan medan magnetik semula secara isoterm,
penurunan medan magnetik secara adiabat dapat dipakai untuk menyiapkan
sejumlah besar bahan pada temperatur Tᶠ¹, yang dapat dipakai sebagai tandon
kalor untuk menaikan tandon kalor secara isoterm ynag berikutnya dari
sejumlah bahan yang lebih sedikit dari bahan semula. Penurunan medan
magnetik secara adiabat yang kedua dapat menghasilkan temperatur yang
lebih rendah lagi, Tᶠ², dan seterusnya. Maka akan timbul pertanyaan apakah
efek magnetokalorik dapat dipakai untuk mendinginkan zat hingga mencapai
nol mutlak.
Pecobaan menunjukan bahwa sifat dasar semua proses pendinginan
adalah bahwa semakin rendah temperatur yang dicapai, semakin sulit
menurunkannya. Hal yang sama berlaku juga untuk efek
magnetokalorik.dengan persyaratan demikian, penurunan medan secara
adiabat yang tak trhingga banyaknya diperlukan untuk mencapai temperatur
nol mutlak. Perampatan dari pengalaman dapat dinyatakan sebagai berikut :
“Temperatur nol mutlak tidak dapat dicapai dengan sederetan prosesyang
banyaknya terhingga.” Ini dikenal sebagi ketercapaian temperatur nol mutlak
atau ketaktercapaian hukum ketiga termodinamika. Pernyataan lain dari
hukum ketiga termodinamika adalah hasil percobaan yang menuju ke
perhitungan bahwa bagaimana ΔST berlaku ketika T mendekati nol. ΔST ialah
perubahan entropi sistem terkondensasi ketika berlangsung proses isoterm
terbuktikan. Percobaan sangat memperkuat bahwa ketika T menurun, ΔST
berkurang jika sistem itu zat cair atau zat padat. Jadi prinsip berikut dapat di
terima:“Perubahan entropi yang berkaitan dengan proses-terbalikan-isotermis-
suatu sistem-terkondensasi mendekati nol ketika temperaturnya mendekati
nol.”
Pernyataan tersebut merupakan hukum ketiga termodinamika menurut
Nernst-Simon. Nernst menyatakan bahwa perubahan entropi yang menyertai
tiap proses reversibel, isotermik dari suatu sistem terkondensasi mendekati
nol. Perubahan yang dinyatakan di atas dapat berupa reaksi kimia, perubahan
status fisik, atau secara umum tiap perubahan yang dalam prinsip dapat
dilakukan secara reversibel.
Kemudian, Pada tahun 1911, Planck membuat suatu hipotesis è Pada
suhu T à 0, bukan hanya beda entropi yg = 0, tetapi entropi setiap zat padat
atau cair dalam keseimbangan dakhir pada suhu nol.Dapat ditunjukkan secara
eksperimen, bahwa bila suhunya mendekati 0 K, perubahan entropi transisi
St menurun.
Persamaan diatas dikenal sebagai hukum ketiga termodinamika.
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum
ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol
absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai
minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur
kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa perubahan entropi
St yang berkaitan dengan perubahan kimia atau perubahan fisika bahan murni
pada T = 0 K bernilai nol. Secara intuitif hukum ketiga dapat dipahami dari
fakta bahwa pergerakan ionik atau molekular maupun atomik yang
menentukan derajat ketidakteraturan dan dengan demikian juga besarnya
entropi, sama sekali berhenti pada 0 K. Dengan mengingat hal ini, tidak akan
ada perubahan derajat ketidakteraturan dalam perubahan fisika atau kimia dan
oleh karena itu tidak akan ada perubahan entropi.
1.2. Entalpi
Entalpi (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap.
Entalpi (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E) dan
kerja (W).
H = E + W
Dengan : W = P × V
Ket:E = energi (joule)W = kerja sistem (joule)V = volume (liter)P = tekanan (atm)
Dari tinjauan, entalpi tidak bisa diukur, namun yang bisa dihitung adalah nilai
perubahannya. Secara matematis, perubahan entalpi dapat dirumuskan sebagai
berikut:
ΔH = ΔU + PΔV
Ket:
H = entalpi sistem ( joule )U = energi internal ( joule )P = tekanan dari sistem ( Pa )V = volume sistem ( m3 )
Konsep kunci menghitung entalpi :
1. Ketika reaksinya dibalik, maka besar ΔH sama, yang berubah adalah tandanya
(dari poistif menjadi negatif dan sebaliknya).
2. Ketika sebuah reaksi yang setara dikalikan dengan bilangan pengali, maka
besaran ΔH juga harus dikalikan dengan bilangan pengali yang sama.
3. Perubahan entalpi reaksi dapat dihitung dari entalpi pembentukan reaktan dan
produknya.
4. Elemen-elemen pada kondisi standar tidak disertakan dalam kalkulasi entalpi
karena entalpi elemen tersebut pada kondisi standarnya adalah nol.
Menurut teori kenetika, pada suhu di atas 00 C (> -2730), setiap materi baik
dalam wujud gas, cair atau padatan, memiliki partikel-partikel yang selalu bergerak
secara acak dan saling bertumbukan dengan gaya yang saling meniadakan. Perubahan
entalpi pembentukan standar diukur dalam energi per satuan unit substansi. Satuan
yang sering dipakai adalah kilojoule per mol (kJ mol−1), tapi juga dapat diukur dalam
satuan kalori per mol, joule per mol, atau kilokalori per mol. Dalam ilmu fisika,
energi per partikel sering dituliskan dalam satuan elektronvolt yang sama dengan kira-
kira 100 kJ mol−1.
Di dalam atom terdapat electron yang bermuatan negative dan proton yang
bermuatan positif. Dengan adanya partikel-partikel, terjadi gaya tarik menarik
antarpartikel yang bermuatan berlawanan dan gaya tolak menolak antarpartikel yang
bermuatan sama. Pergerakan partikel-partikel dan gaya tolak/tarik antar partikel
tersebut, menunjukkan adanya energy dalam materi. Jumlah total energy atau kalor
yang terkandung dalam suatu materi disebut entalpi, yang diberi symbol H. Entalpi
suatu zat tidak berubah (tetap) selama tidak ada energy yang masuk atau ke luar.
Entalpi suatu zat tidak dapat diukur, tetapi hanya perubahan entalpinya yang
dapat diukur. Suatu zat mengalami perubahan entalpi jika mengalami reaksi kimia
atau perubahan fisika. Perubahan entalpi diberi notasi ∆H. ∆H menyatakan kalor yang
diterima atau dilepas, berupa penambahan atau pengurangan energy suatu zat dalam
suatu proses perubahan materi.
1.3. Entropi
Entropi (S) merupakan sifat keadaan suatu sistem yang menyatakan tingkat
ketidakteraturan, berkaitan dengan jumlah keadaan mikro yang tersedia bagi molekul
sistem tersebut. entropi juga dapat didefinisikan sebagai kecenderungan sistem untuk
berproses ke arah tertentu. Entropi dapat dihasilkan, tetapi tidak dapat dimusnahkan.
Entalpi tidak dapat memprediksi apakah reaksi spontan atau tidak. Tetapi
Hukum II Termodinamika menyatakan bahwa total entropi sistem dan lingkungannya
selalu bertambah untuk proses spontan. Entropi meningkat seiring dengan kebebasan
dari molekul untuk bergerak.entropi dilambangkan dengan huruf (S)
S(g) > S(l) > S(s)
Entropi dan Hukum II Termodinamika
Hukum II termodinamika kedua:
Entropi semesta (sistem + lingkungan) selalu naik pada proses spontan
dan tidak berubah pada proses kesetimbangan. Untuk proses
spontan,perubahan entropi (dS) dari suatu sistem adalah lebih besar dibanding
panas dibagi temp mutlak
DSsemesta = DSsis + DSling > 0 proses spontan
Sementara untuk proses reversibel, yaitu :
DSsemesta = DSsis + DSling = 0 proses kesetimban gan
Perubahan entropi pada saat suhu tetap T2 menjadi semakin kecil, tetapi perubahan entropinya tetap positif.
Hubungan antara hukum I Termodinamika dengan Hukum II Termodinamika yaitu
Hukum I : dQ = dU + dW dW = PdV
Hukum II : dQRev = TdS
Sehingga TdS = dU + PdV
1.1. Energi Bebas
Energi Bebas (G) merupakan salah satu besaran termodinamika yang penting
dalam reaksi kimia karena dapat digunakan untuk memprediksi apakah suatu reaksi
akan berjalan secara spontan atau tidak. Energi bebas gibbs memang tidak bisa
ditentukan secara langsung dari data termokimia yang dihasilkan oleh perhitungan
frekuensi. Beberapa metode simulasi dapat digunakan untuk menentukan energi
bebas gibbs secara langsung. Penentuan energi bebas gibbs akan menjadi cukup
rumit bila sudah berkaitan dengan transisi fase. Energi Bebas Gibbs (G) digunakan
untuk menggambarkan perubahan energi sistem, Pada temperatur dan tekanan
konstan, G = Energi bebas Gibbs.
Untuk menentukan kespontanan reaksi dengan fokus hanya pada sistem. Pada
T dan P tetap, penurunan energi bebas Gibbs menandakan reaksi spontan. Perubahan
energDi-bebas Gibbs standar dapat dikaitkan dengan konstanta kesetimbangan
reaksi.
Untuk Proses Suhu- Konstan
ΔG = ΔH – TΔS
ΔG < 0 Reaksi spontan dalam arah maju
ΔG > 0 Rx nonspontan, reaksi ini spontan dlm arahberlawanan
ΔG = 0 Reaksi dalam kesetimbangan
ΔS > 0 proses spontan ΔG < 0 proses spontan
ΔS < 0 proses nonspontan ΔG > 0 proses nonspontan
ΔS = 0 proses kesetimbangan ΔG = 0 proses kesetimbangan
Temperatur dan pengaruhnya terhadap DG
DH DS DG Pengaruh temperatur
- + - spontan pada semua temperatur
+ - + tidak spontan pada semua temperatur
- - - spontan pada temp. rendah, tetapi
+ Tidak spontan pada temp. tinggi
+ + + tidak spontan pada temp. rendah tetapi
- akan spontan pada temp. tinggi
Contoh Energi Bebas dalam Kehidupan Sehari-hari
Air Sebagai Bahan Bakar
Air adalah zat yang terdapat di mana mana bahkan sebagian besar bumi kita
ini adalah terdiri dari air. Air dengan rumus molekul H2O, selama 2 atom Hidrogen
dan Oksigen ini masih menjadi satu, Air(H2O)bersifat memadamkan api. Makanya
yang kita ketahui selama ini air adalah bahan pemadam api. Sebenarnya sifat kedua
atom H2O ini kalau saling terpisah menjadi 2 atom Hidrogen yang sifatnya sangat
mudah terbakar bahkan tingkat flamablenya lebih tinggi dari pada bensin. dan 1 atom
Oksigen yang sifatnya membantu proses pembakaran sehingga bila kedua sifat atom
ini digabungkan bisa sebagai bahan bakar.
1.2. Konsep Entalpi, Entropi Dan Energi Bebas Pada Kespontanan Reaksi
Entalpi adalah jumlah dari energi internal dan energi lainnya di dalam sistem.
H = E + PV (jika kerja lain PV saja)
Sedangkan entropi (S) merupakan ukuran ketidakteraturan (disorder) dari sistem.
Reaksi spontan didukung dari harga H negatif dan harga entropi positif. Energi
bebas Gibbs merupakan ukuran dari kespontanan reaksi yang besarannya tergantung
pada harga H, T, dan S:
G = H - TS
Reaksi kimia menuju ke arah spontan jika memiliki harga G negatif atau
dibebaskan sejumlah energi selama reaksi. Sedangkan energi bebas Gibbs negatif
dapat diperoleh dari:
a) Reaksi eksotermis (energi ikat tinggi), H < 0
Total disorder (ketidakteraturan), S, meningkat, S > 0
H < 0, S > 0 adalah dua factor yang memberikan kontribusi negatif pada G
b) Reaksi eksotermis, H < 0 tetapi entropinya turun, S < 0. Namun demikian
nilai TS tetap lebih kecil dibandingkan energi yang dibebaskan selama reaksi
sehingga masih memberikan kontribusi negatif pada G.
c) Reaksi endotermis, H > 0, tetapi total disorder, S, meningkat tinggi
sedemikian hingga dapat mengkompensasi panas yang diperlukan selama
reaksi.
BAB IIISIMPULAN
a. Hukum termodinamika awal menyatakan bahwa jika ada dua buah benda yang berada
dalam satu kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda yang ada
di dalam nya juga akan terjadi kesetimbangan termal.
b. Hukum temodinamika I menyatakan bahwa perubahan energi total dalam suatu sistem
yang tertutup adalah sama besar dengan jumlah besarnya kalor yang ditambahkan ke
dalam sistem termodinamika dan usaha yang dilakukan di sistem tersebut
c. Hukum termodinamika II menyatakan bahwa entropi pada sistem yang tertutup akan
selalu naik dan lalu akan konstan pada saat mendekati kesetimbangan
d. Hukum termodinamika III menyatakan bahwa pada saat suatu system mencapai
temperature nol absolute, semua proses akan berhenti dan entropi system akan
mendekati nilai minimum.
2. Entalpi adalah jumlah dari energi internal dan energi lainnya di dalam sistem. Sedangkan
entropi (S) merupakan ukuran ketidakteraturan (disorder) dari sistem. Reaksi spontan
didukung dari harga H negatif dan harga entropi positif. Energi bebas Gibbs merupakan
ukuran dari kespontanan reaksi yang besarannya tergantung pada harga H, T, dan S.
Reaksi kimia menuju ke arah spontan jika memiliki harga G negatif atau dibebaskan
sejumlah energi selama reaksi
1.