kimia fisika termodinamika

PresentasiKIMIA FISIKA

TERMODINAMIKA

Septi Sulistianingsih

Sherly Yulianti

Siti Avirda Yulianti

Syntia puput yuniarti

NAMA KELOMPOK 10

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas‘ and dynamic = 'perubahan') adalahfisika energi , panas, kerja, entropi dankespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekatdengan mekanika statistik di mana banyak hubungantermodinamika berasal.

Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang berpindah. Dalam termodinamika akan banyak membahas tentangsistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang sedangditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada di sekeliling(di luar) sistem disebut lingkungan.Termodinamika berkaitan dgn hubungan kuantitatif antara panas & bentuk lain dr energi, termasuk mekanika, kimia, elektrik & energiradiasi

PENDAHULUAN

Termodinamika⇒ 3 hukum atau kenyataanpercobaan yg tdk pernah dibuktikan secaralangsung Hukum pertama termodinamika

Hukum kedua termodinamika

Hukum ketiga termodinamika

TERMODINAMIKA

A. Usaha Sistem Terhadap Lingkungan

Gas dalam silinder tertutup melakukan usaha terhadaplingkungan

W = P(V2 – V1)

Keterangan:W = usaha (J)P = tekanan tetap (N/m2)V1 = volume awal (m3)V2 = volume akhir (m3)

P (+) maka W (+) → sistem melakukan usaha terhadap lingkungan)bila gas memuai (V2>V1) atau arah lintasan proses ke kanan

P (–) maka W (–) → sistem menerima usaha dari lingkungan) bila gas memuai (V2<V1) atau arah lintasan proses ke kiri

D. Proses Termodinamika

1. Proses Isobarik

Proses isobarik adalah proses gas dalam ruang tertutup yang berlang-sung pada tekanan tetap.

Gas melakukan usaha sebesar

Proses isobarik

Grafik tekanan P terhadap volume V

1 2

1 2

V V

T T

2 1W P V V

W = nRT in V2/V1

2. Proses Isothermal

Proses isotermik adalah proses gas dalam ruang tertutupyang berlangsung pada suhu tetap.

Besarnya usaha adalah

Grafik pada proses isotermik

P1.V1 = P2 V2

3. Proses Isokorik

Proses isokorik adalah proses gas dalam ruang tertutupyang berlangsung pada volume tetap.

Grafik pada proses isokorik

=

Jadi, pada proses isokorik, besarnya kalor yang diberikan digunakan untuk mengubah

energi dalam.

W= P. V = P.0 = 0

W= (P1V1-P2V2)

4. Proses Adiabatik

Proses adiabatik adalah proses gas dalam ruang tertutupyang ber lang sung dengan tidak ada panas atau kalor yang masuk dan keluar.

Usaha Gas pada Proses Adiabatik

1 11 1 2 2

1 1 2 2

TV T V

PV PV

=CP

CV

Hukum termodinamika 1

Merupakan pernyataan dari kekekalan energi : energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi energidapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lain.Dengan kata lain, total energi dari suatu sistem danlingkungan disekitarnya (merupakan sistem terisolasi) adalahtetap dalam tiap prosesPernyataan ini berdasarkan kenyataan bahwa berbagaibentuk energi adalah sama dan jika satu jenis terbentuk, sejumlah yang sama dari jenis lain akan hilang

BUNYI HUKUM TERMODINAMIKA 1

B. Hukum I Termodinamika

Untuk setiap proses, apabila kalor Q diberikan

kepada sistem dan sistem melakukan usaha W,

maka akan terjadi perubahan energi dalam

∆U = Q - W

Keterangan:W = usaha (segala bentuk usaha) (J)Q = jumlah kalor (J)∆U = perubahan energi dalam gas (J)

Q = ∆U + W

Apabila sistem menerima kalor, Q bernilai positif (Q). Apabila sistem melepaskan kalor, Q bernilai negatif (Q). Apabila sistem melakukan kerja, W bernilai positif (W). Apabila sistem menerima kerja, W bernilai negatif (–W).

C. Kapasitas Kalor

Jumlah kalor yang diperlukan atau dilepas oleh gas untukmenaikkan atau menurunkan suhu tiap satu satuan kelvin disebut kapasitas kalor gas (C).

Q = C ∆T C = Q /∆T

Kalor jenis gas pada proses volume tetap (CV) dirumuskan:

Kalor jenis gas pada proses tekanan tetap (CP) dirumuskan

= 5/2 nR

PP

QC

T

Kapasitas kalor pada tekanan tetap terhadap kapasitas kalor pada volume tetap, dirumuskan:

CP = CV + nR

= 3/2 nR= 3/2 nR

VV

QC

T

Hukum II termodinamika membatasi

perubahan energi mana yang dapat

terjadi dan yang tidak dapat terjadi.

Pembatasan ini dapat dinyatakan

dengan berbagai cara, antara lain :

1. Hukum II termodinamika dalampernyataan aliran kalor: “Kalormengalir secara spontan dari bendabersuhu tinggi ke benda bersuhu rendahdan tidak mengalir secara spontandalam arah kebalikannya”

2. Hukum II termodinamika dalampernyataan tentang mesin kalor: “Tidakmungkin membuat suatu mesin kalor yangbekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoirdan mengubah seluruhnya menjadi usahaluar.”

3. Hukum II termodinamika dalampernyataan entropi: “Total entropisemesta tidak berubah ketikaproses reversibel terjadi danbertambah ketika prosesireversibel terjadi”

Jika tidak ada kerja dari luar, panas tidak dapat merambat secara spontan darisuhu rendah ke suhu tinggi (Clausius)

Proses perubahan kerja menjadi panas merupakan proses irreversible (Prosesreversible adalah suatu proses yang keadaan mula-mula dari sistem dapatdikembalikan tanpa merubah keadaan di sekelilingnya.) jika tidak terjadi proseslainnya (Thomson-Kelvin-Planck)

Suatu mesin tidak mungkin bekerja dengan hanya mengambil energi dari suatusumber suhu tinggi kemudian membuangnya ke sumber panas tersebut untukmenghasilkan kerja abadi (Ketidakmungkinan mesin abadi)

Mesin Carnot adalah salah satu mesin reversible yang menghasilkan dayapaling ideal. Mesin ideal memiliki efisiensi maksimum yang mungkin dicapaisecara teoritis

Hukum II Termodinamika memberikan batasan-batasan terhadap perubahan energi yang mungkin terjadi dengan beberapa perumusan :

Entropi adalah besaran yang menyatakan banyaknya energiatau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Ketikasuatu sistem menyerap sejumlah kalor Q dari reservoir yangmemiliki temperatur mutlak, entropi sistem tersebut akanmeningkat dan entropi reservoirnya akan menurun sehinggaperubahan entropi sistem dapat dinyatakan denganpersamaan :

ΔS = Q/T

ENTROPI

Ciri proses reversibel adalah perubahan totalentropi ( ΔS = 0) baik bagi sistem maupunlingkungannya. Pada proses irreversibel perubahanentropi semesta ΔSsemestea > 0 . Proses irreversibelselalu menaikkan entropi semesta.

ΔSsistem + ΔSlingkungan = ΔSseluruhnya > 0

Entropi didasarkan pada perubahan setiap

keadaan yang dialami partikel dari keadaan

awal hingga keadaan akhirnya. Semakin

tinggi entropi suatu sistem, semakin tidak

teratur pula sistem tersebut (sistem menjadi

lebih rumit, kompleks, sukar diprediksi

secara absolut dan eksak).

3. Mesin Pendingin

Skema mesin Kalor

Berdasarkan skema gambar di samping, bahwakalor pada reservoir suhu rendahQ2 oleh usaha dari luar W dipindahkan kereservoir suhu tinggi Q1.

Jika koefisien daya kerja mesinditulis K maka:

Daya kerja mesin pendingin dapat ditentukan dari perbandingan kalorQ2 yang dipindahkan dengan usaha W

2 2

1 2

Q TK K

W T T

Menyatakan bahwa entropi zat murni berbentuk kristal adalah nol pd nol absolut, karena penataan kristal akan menunjukkan keteraturan tertinggi pd suhu ini

Konsekuensi hukum ketiga ialah dpt dihitungnya entropi absolut dr zat murni

24

Hukum Ketiga Termodinamika

25

Fungsi Energi Bebas dan Aplikasi

Dengan mengabaikan energi listrik dan bentuk lain darienergi, kita anggap kerja PV sebagai satu-satunya kerjaberguna atau energi eksternal yang dapat dihasilkan sistem

Kandungan panas atau energi total sistem kemudian dibagiatas energi internal dan eksternal:

H

Energi total=

E

energi internal+ PV (1)

Energi eksternal

26

Fungsi Energi Bebas dan Aplikasi

Dengan klasifikasi kedua, panas total dapat dibedakan atasenergi yang tersedi secara isotermal atau energi bebas F danenergi yang tidak tersedia secara isotermal, TS

H

Energi total

= F

energi yang

tersedia secara

isotermal

+ TS (2)

Energi yang tidak

tersedia secara

isotermal

27

Fungsi Energi Bebas dan Aplikasi

Akhirnya, energi internal dapat dibagi atas energi internal yang tersedia secara isotermal atau fungsi kerja A dan energi yang tidak tersedia secara isotermal, TS. Maka untuk suatu proses isotermal:

E

Energi total

= A

energi internal

yang tersedia

secara isotermal

+ TS (3)

Energi yang tidak

tersedia secara

isotermal

28

Sejumlah hubungan dapat diperoleh denganpenataan ulang besaran ini dan menetapkan berbagaibatasan pada proses yang ditentukan. Makapersamaan 2 ditata ulang menjadi:

F = H – TS, dan menggantikan H dengan E + PV diperoleh: F = E + PV – TS (4)

karena A = E – TS, dari persamaan 12, maka persamaan 13 dapat ditulis: F = A + PV (5)

SELESAI