Download - Materi Kuliah Neraca Panas
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
1/33
IMAM SYAFRIL
Program Studi DIII Teknik Kimia
FTI - ITS
PENDAHULUA
N THERMOFISIKA
PROGRAM PEMBELAJARAN
MAHASISWA DIII TEKNIK KIMIA
FTI-ITS
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
2/33
Materi yang dipelajari
DIFINISI_DIFINISI
Termo Fisika ; Panas
Energi ; kinetik ; potensial
Kapasitas panas ; kapasitas panas spesifik ;
Panas sensibel
Panas laten
Evaluasi EnthalpyAplikasi membuat Neraca Panas
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
3/33
Difinisi TERMOFISIKA
Termofisika adalah
cabang dari ilmu kimia yang mempelajari
hubungan antara sifat fisis suatu zat atau
senyawa dengan PANAS. studi tentang perubahan energi.
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
4/33
Difinisi PANAS
Panas:
Perpindahan energi termal diantara suatu benda pada
temperatur yang berbeda.
Bentuk energi yang mengalir diantara 2 objek karenaperbedaan temperatur
Temperatur: suatu ukuran dari energi termalTemperatur Energi Termal
900C 400C
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
5/33
Difinisi PANAS
Satuan energi panas:
JOULE (J) satuan SI
1 calorie (cal) =
Jumlah panas yang diperlukan untuk
menaikkan 1 gram air sebesar 1 oC.
1000 cal = 1 kilocalorie = 1 kcal
1 cal = 4.184 joules
James Joule
1818-1889
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
6/33
Difinisi ENERGI
Energi merupakan Kapasitas untuk melakukan kerja atau mentransfer energi
panas.
Bentuk lain dari energi
light electrical
kinetic and potential
Energi Kinetik : energi dari partikel-partikel yang bergerak
Energi potensial : energi yang disimpan (misal sebagai energi kimia _energi
yang disimpan dalam ikatan kimia suatu senyawa)
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
7/33
Energi Potensial Energi Kinetik
translate
rotate
vibrate
http://xbeams.chem.yale.edu/~batista/113/movies/06m04an1.movhttp://xbeams.chem.yale.edu/~batista/113/movies/06m04an1.movhttp://xbeams.chem.yale.edu/~batista/113/movies/06m04an1.movhttp://xbeams.chem.yale.edu/~batista/113/movies/06m04an1.movhttp://xbeams.chem.yale.edu/~batista/113/movies/06m04an3.movhttp://xbeams.chem.yale.edu/~batista/113/movies/06m04an2.movhttp://xbeams.chem.yale.edu/~batista/113/movies/06m04an1.mov -
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
8/33
Difinisi KAPASITAS PANAS
Kapasitas panas (Cp)
Jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan
suatu temperatur objek 1 derajat .
Cp suatu objek tergantung pada massa dankomposisi kimia dari objeknya.
Which has the larger heat capacity?
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
9/33
Persamaan Kapasitas Panas
Cp = a + b T + c T
2
1
T
TpdTcq
12
22
1 )(
TT
dTcTbTaCp
T
T
m
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
10/33
Persamaan Kapasitas Panas
)(
3
)(
2
2
112
2
212 TTTTc
TTb
aCpm
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
11/33
SPECIFIC HEATS OF MATERIALS
Gambar 63 Specific Heats of common elements and cokes
Gambar 64 Specific Heats of some common oxides
Gambar 65 Specific Heats of some calcium compounds
Gambar 67 Specific Heats of aqueous solutions of acids at
20 C
Gamjbar 68 Specific Heats of aqueous solutions of bases at
20 C
Gambar 69 Specific Heats of aqueous solutions of chlorides at20 C
Gambar 70 Specific Heats of aqueous solutions of sulfates at
20 C
Gambar 71 Specific Heats of aqueous solutions of nitrates at
20 C
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
12/33
Bomb Calorimeter
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
13/33
Kalorimeter
Alat ukur perubahan energi panas dalam satuankalori.
Panas yang merupakan energi kinetik partikel-partikel suatu senyawa tidak dapat diukur secaralangsung, tetapi efeknya pada temperatur airdapat diamati dan diukur.
Q = (m)(c)(
T)dimana m = massa air,
Cp = panas spesifik air (1.00 cal/g x oC), dan
T = perubahan temperatur
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
14/33
Difinisi PANAS REAKSI
Panas reaksi kimia :
Panas yang diabsorbsi untuk terjadinya reaksi
kimia atau sama dengan perubahan enthalpy
sistem untuk reaksi yang berlangsung padatekanan konstan.
Panas ini tergantung pada zat yang bereaksi dan
keadaan fisis zat.
Panas reaksi standart :
Perubahan enthalpy yang dihasilkan dari suatu
reaksi pada tekanan 1 atm, diawali dan diakhiri
dengan sebuah bahan pada temperatur konstan
25oC.
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
15/33
Perubahan enthalpy total
suatu sistem tergantung pada temperatur,
tekanan, keadaan awal, keadaan akhir dari
reaksi dan tidak tergantung pada jalannya prosesuntuk mencapai keadaan tersebut (tidak
tergantung pada jumlah reaksi kimia
intermediate).
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
16/33
Difinisi PANAS REAKSI
(+) jadi panas diabsorbsi atau reaksipembentukan panas, atau reaksi endothermis.
(-) jadi panas keluar atau reaksi mengeluarkanpanas, atau reaksi eksothermis.
Lingkungan
* H(+) bila panas masuk ke dalam sistem dari
lingkungannya. Sistem
* H(-) bila panas keluar dari sistem ke lingkungannya.
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
17/33
Enthalpy is a measure of the heat content of a substance at a giventemperature and pressure. The symbol for enthalpy is H and forchange in enthalpy : (reads "delta H").
The enthalpy of a substance is measure by the amount of energyabsorbed or released during a chemical reaction. The standardconditions for measuring enthalpy are 25 oC and 1 atm of pressure.
The heat of reaction is the amount of heat energy absorbed orreleased by a chemical reaction and is equivalent to H.
Exothermic reactions always have a negative H because theenthalpy of the products is less than that of the reactants since heatis being released.
Endothermic reactions always have a positive H because theenthalpy of the products is greater than that of the reactants sinceheat is being absorbed.
Heat of combustion is the amount of heat released when one moleof a substance is completely burned.
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
18/33
Panas Reaksi Eksotermis
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
19/33
Panas Reaksi Endotermis
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
20/33
Difinisi PANAS PEMBENTUKAN (Hf)
Panas pembentukan molal standart suatu senyawa
adalah
panas reaksi jika 1 mole senyawa dibentuk dari unsur-
unsurnya dalam reaksi yang diawali dan diakhiri pada 25oC
dan tekanan 1 atmosfir.
Misal :
panas pembentukan standard molal H2O cair adalah -68.317,4 cal per gmole, berarti bahwa jika 2 gram H2 (g)
bersenyawa dengan 16 gram O2 pada 25o
C, akanmemberikan panas ke lingkungannya sebesar 68.317,4 cal
dan enthalpy sistem akan berkurang (turun) sebesar 68.317,4
cal.
H2(g) + O2(g) H2O(l) Hf = -68.317,4 cal/gmol
1 gr mol H2 = 2 gr ;1 grmol H2O = 18 gr gr mol O2=16 gr
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
21/33
PANAS PEMBAKARAN STANDART
Hc
Panas pembakaran suatu zat ialah
panas reaksi yang dihasilkan dari oksidasi zat tersebut
dengan molekul oksigen.
Panas pembekaran bertanda (-), sesuai dengan
perubahan enthalpinya (negatif), karena pada
pembakaran dibebaskan sejumlah energi.
Panas pembakaran standard adalah panas pembakaran
pada 1 atmosfir diawali dan diakhiri pada suhu 25 oC.
Panas pembakaran standard suatu zat tergantung pada
sampai dimana oksidasi terjadi.
Bila tidak ada keterangan khusus harga panas pembakaran
standard dinyatakan pembakaran senyawa, semua karbon
membentuk CO2(g) dan semua hydrogen membentuk H2Ocair.
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
22/33
PROPERTIES OF FORMATION AND
COMBUSTION REACTIONS
Unit Conversions 2-
185Table
2-178 Heats and Free Energies of Formation of
Inorganic Compounds
2-186
2-179 Enthalpies and Gibbs Energies of
Formation, Entropies, and Net Enthalpies of
Combustion of Inorganic and Organic
Compounds at 298.15 K
2-195
2-180 Ideal Gas Sensible Enthalpies, hT h298
(kJ/kmol), of Combustion Products
2-201
2-181 Ideal Gas Entropies s, kJ/(kmolK), of
Combustion Products
2-202
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
23/33
HEATS OF SOLUTION
Table
2-182 Heats of Solution of Inorganic Compoundsin Water
2-203
2-
183
Heats of Solution of Organic Compounds in
Water (at Infinite Dilution and Approximately
Room Temperature)
2-206
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
24/33
HUKUM-HUKUM THERMOKIMIA
HUKUM LAVOISIER DAN LAPLACE
HUKUM HESS
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
25/33
HUKUM LAVOISIER DAN
LAPLACE
Pada suhu dan tekanan tertentu, jumlah energi yang
dibutuhkan untuk menguraikan senyawa kimia menjadi
unsur-unsurnya adalah tepat sama dengan energi yang
dibebaskan pada pembentukan senyawa itu dari unsur-
unsurnya.
Contoh :
Panas pembentukan NaCl adalah -98.232 cal, berarti
untuk membentuk 1 gmole NaCl dari unsur-unsurnya
membebaskan energi sebesar 98.232 cal (H = -98.232Cal).
Maka untuk menguraikan NaCl menjadi unsur-unsurnya
(Na dan Cl akan membutuhkan energi sebesar 98.232
cal.
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
26/33
HUKUM HESS
HUKUM HESS :Kalor reaksi dari suatu reaksi tidak bergantung apakah
reaksi tersebut berlangsung satu tahap atau beberapatahap
KEPENTINGAN :Hukum Hess sangat penting dalam perhitungan kalor
reaksi yang tidak dapat ditentukan secaraeksperimen.
Contoh reaksi :1. Reaksi langsung
A B H1 = x Kkal2. Secara tidak langsung
a) lewat C A C H2 = b Kkal=
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
27/33
b) Lewat D dan EA D H4 = a Kkal
D E H5 = d KkalE B H6 = e Kkal
Maka berlaku hubungan :
x = b + c = a + d + eH1 = H2 + H3 = H4 + H5 + H6
A B
C
D E
x
d
a
cb
e
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
28/33
Contoh:
Reaksi hidrogen danoksigen
Htotal yaitu sama
Untuk path 3Dan untuk path 1 + path 2
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
29/33
Contoh:
Reaksi karbon danoksigen
Htotal yaitu sama
Untuk path 3Dan untuk path 1 + path 2
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
30/33
Contoh soal :
1. Diketahui : 2H2(g) + O2(g) 2H2O(cair)H = -136
Kkal
H2(g) + O2(g) H 2O2(cair) H = -44,8
Kkal
Hitung H untuk reaksi : ?
2H2O2(cair) 2H2O + O2
Jawab :2H2 + O2 2H2O H = -136 Kkal
2H2O2 2H2 + 2O2 H = +89,6 Kkal
= -
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
31/33
2. Diketahui :I. C + O2 CO2 H = - 94 Kkal
II. H2 + O2 H2O H = - 68 Kkal
III. 2C + 3H2 C2H6 H = - 20 Kkal
Ditanyakan : berapa x pada reaksi :C2H6 + 7/2 O2 2CO2 + 3H2O H = x Kkal
Jawab :I. 2C + 2O2 2CO2 H = -188 Kkal
II.
3H2+ 3/2 O2 3 H2O
H = - 204 KkalIII. C2H6 2C + 3H2 H = 20 Kkal
C2H6 + 7/2 O2 2CO2 + 3 H2O H = -372 Kkal
H = - 372 Kkal, maka x = -372 Kkal.
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
32/33
Proses pelarutan NaCl
-
7/29/2019 Materi Kuliah Neraca Panas
33/33
Proses pelarutan NaCl
Hsoln = Step 1 + Step 2 = 788
784 = 4 kJ/mol 6 6