1Proses Alam Secara Termodinamik

Dalam kehidupan sehari-hari kita membutuhkan :

Makanan sebagai energi untuk mempertahankan hidup Minyak dan gas alam sbg sumber energi utk mengolah makanan Energi listrik untuk penerangan, pemanasan, dan aplikasi lain Kendaraan (mobil,pesawat,dll) yg butuh bahan baku sbg sumber energi Sumber energi surya untuk tanaman Hasil-hasil industri (obat, kertas logam,dll) : setiap proses butuh energi

BAGAIMANA UTK MEMENUHI KEBUTUHAN ITU ?PERLU RISET DAN PENGEMBANGAN !!!

Beberapa riset/penelitian dasar dan terapan utk solusi masalah ENERGI:Pencarian & pengolahan bahan makanan nabati dan hewani di bidang pertanian dan peternakan : ditemukannya bibit unggul tanaman (kedelai berprotein tinggi, buah-buahan hibrida),pengolahan hasil peternakan(daging,susu,keju) yang didukung penelitian di bidang Biologi dan Kimia pangan(ditemukan EPA,DHA,makanan non kolesterol)Penelitian dalam eksplorasi bahan tambang sumber energi : minyak,gas,batubara dalam bidang Geologi yang didukung penelitian dalam bidang Kimia dan Fisika dalam pengolahannya, serta modifikasi sumber energi alternatif (energi surya,energi nuklir,energi biogas)

3. Kajian dan penggalian obat-obat baru serta penerapannya di bidang kesehatan yang didukung kuat bidang Farmasi,Biologi dan Kimia4. Penelitian dalam bidang rekayasa dan keteknikan : menciptakan mesin energi berefisien tinggi utk mesin industri, kendaraan bermotor,dll

Dari berbagai masalah energi ini diperlukan pemahaman akan konsep dasar TERMODINAMIKA yg mengkaji hubungan kalor dan energi.

PERUBAHAN ENERGI DALAM REAKSI KIMIAEnergi dalam = energi total sistem ( Energi kinetik + Energi potensial )Yang dapat ditentukan adalah perubahan energinya2 kemungkinan : E produk > E reaktan, maka E + (Endoterm) E produk < E reaktan, maka E (Eksoterm)2reaktan E produk EEawal E akhir EE-=-=

Dua bentuk energi perubahan : panas dan kerja.Sistem mengalami perubahan mungkin menyerap atau melepas panas/kalor. Sama halnya, mungkin sistem juga mengerjakan kerja terhadap lingkungan.Secara matematis :E = q + WQ = + panas diserap oleh sistemQ = - panas dilepas dari sistemW = + sistem dikenai kerja W = - sistem melakukan kerja3

W = -P V, maka E = q + W = q P. VUntuk V= 0 E = q - 0 = qVH = E + P VH = E + P. VKarena W = - P V,maka :E = q P. Vdan H = E + P. V H = q P. V + P. VH = q p(Kalor pada P tetap)4

SPONTANITAS REAKSI DAN HH (Eksoterm) umumnya berlangsung spontan Air terjun Bensin terbakar, dsb. Air menguap, spontan sedangkan H + ? PERUBAHAN ENTROPIEntropi (S) = derajat kertidakteraturanS + semakin tidak teraturS semakin teraturS = S akhir S awalS = S produk - reaktanSemakin tidak teratur (S + ) reaksi cenderung spontan5

Prediksi S dari perubahan FisikaS padat S cairS gas

Solusi= [213,6+2(192,5)] [173,8 + 69,96]= (598,6 243,8) J /K = 354,8 J/KSoal : Hitung S daria) CaO(s) + 2HCl (g) CaCl2 (s) + H2O (l)b) C2H4 (s) + H2 (g) C2H6 (g)7

ENERGI BEBAS GIBBS (G)Proses pada P,T tetap, perubahan total energi H dibagi 2 bagian : tersedia untuk melakukan kerja (G) tak tersedia untuk melakukan kerja ( T. S)H = G + T. SG = H T. S G = G produk G reaktanG berlangsung spontan+ tidak spontan 8

solusiG0 = [ 2 G0 CO2 + 3 G0 H2O ] [G0 C2H5OH+3 G0O2] = [2(-394,4) + 3(-228,6)] [-174,8 + 3 (o) ] = - 1299,8 kj 9

G = H T SHSContoh : H2O(s) H2O(l )H = +S = + Spontan dengan T , karena T S > HSehingga G = H T S G = - 10

Penentuan G0 dari H0 dan S0Diketahui : H0fCO2 = -393,5 kjNH3 = -46,19 kjCO(NH2)2 = -319,2 kjH2O = -285,9 kjT = 250C G0 ?S0 = 354,8 J/K11Solusi= [H0f CO2 + 2 H0f NH3] [H0f CO(NH2)2 + H0f H2O]= [-393,5 + 2 (-46,19)] [-319,2 + (-285,9)]= 119,2 kj= H0 T. S0 = 119,2 - (298) (0,3548)= 13,4 kjG0H0

Contoh :12

PERHITUNGAN KONSTANTA KESETIMBANGAN (K) DARI G Contoh 12 NO(g) + O2 2 NO(g) Diketahui Kp = 1,7 x 1012 pada 250C Berapakah G0 ?Solusi2 NO(g) + O2(g)13

Contoh 2 :2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) G0 = - 33,4 k kal pada 250C, Kp ?Solusi :14

Contoh 3:2N2O(g)2N2(g) + O2(g)H0 = -163 kjS0 = +148 j/kBerapa Kp pada 400CSolusi15

Perubahan di dalam energi dalam sistem (E)E = q + WSpontan G S + , kompleks molekul menurunContoh : pembentukan molekul diatomik dari molekul triatomikO3O216

Entropi (S) mengalami kenaikan pada waktu terjadi perubahan spontanitas. Entropi sampai mencapai Entropi total, misalnya :Pencemaran polusi.Entropi zat kristal murni = 0Standar (S0) pada 250C dan I atm sebagai penbanding untuk menghitung S0 reaksi kimia (dapat dilihat pada tabel)17