entropi kelompok a

8/2/2019 Entropi Kelompok A

1/35


2/35

Kelompok A (1 dan 3) XI IPA 4

Ayu Husnul K. (04) Ayudya Mayang K. (05) Barod Setiadji (07) Dwi Fitriyanto (11) Erlina Wati (14) Fitri Handayani (17) Husein Satria M. (20) Ivan Arianto (22) Nadia Yuniastuti W. (23) Nur Wulan A. (24)

Pradite Nimas A.A. (25) Prastya Saputra (26) Ria Romadani (27) Rian Adi P. (28) Ririn Lisnawati (29) Seno Setiawan (30) Vindhy Mulya G. (33) Wahyu W. (34) Widya P.P.B (35)


3/35

Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang

tidak dapat diubah menjadi usaha. Besarnya entropi suatu

sistem yang mengalami proses reversibel sama dengan kalor

yang diserap sistem dan lingkungannya (Q) dibagi suhu

mutlak sistem tersebut (T). Perubahan entropi diberi tanda S

, secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

Pengertian Entropi


4/35

Ciri proses reversibel adalah perubahan total

entropi ( S = 0) baik bagi sistem maupun lingkungannya.

Pada proses irreversibel perubahan entropi semesta >

0. Proses irreversibel selalu menaikkan entropi

semesta.


5/35

Contoh soal :

Diketahui 100 gram air bersuhu 27o

C dihubungkan dengansuatu reservoir (tandon) yang mempunyai suhu 77o C.

Jika suhu air mencapai 77o C, maka tentukan perubahan

entropi dari air, reservoir, dan keseluruhan sistem!

Jika air dipanasi dari 27o C hingga 77o C dengan

menghubungkan air pertama-tama ke reservoir 47o C dan

kemudian ke reservoir 77o C, maka tentukan perubahan entropi

keseluruhan sistem!


6/35

Diketahui : T1 = (77 + 273) = 300 K

T2 = (77 + 273) = 350 K

Cair = 1 kal/g C

mair = 100 g

T3 = (273 + 47) = 320 K

T4 = T2 = 350 K

Ditanyakan :


7/35

Jawab :


8/35

Jika air sebagai sistem dan reservoir sebagaikeliling (lingkungan), maka perubahan entropikeseluruhan dapat dihitung sebagai berikut.

Skeseluruhan= S sistem +S sekeliling

= Sair+ Sreservoir

= 15,42 14,28

= 1,14 kal/K

b. Kalor yang diserap air dari reservoir 1 adalah

Q1 = m Cair (T3T1)

= 100 1 (320 300)

= 2.000 kal


9/35

Perubahan entropi reservoir 1


10/35

Jika air sebagai sistem dan reservoir sebagai

lingkungan (sekeliling), maka perubahan entropi

keseluruhan dapat dihitung sebagai berikut.


11/35

Entropi dan Tidak Keteraturan

Redistribusi partikel gas dalam wadah terjadi tanpa perubahan energi

dalam total sistem semua susunan ekivalen. Jumlah cara komponen

sistem dapat disusun tanpa merubah energi sistem terkait erat dengan

kuantitas entropi (S). Sistem dengan cara tersusun ekivalen

komponennya banyak seperti gas memiliki ketidakteraturan besar atauentropi tinggi.

Sdisorder > Sorder.

Ssis = Sfinal Sinitial

Jika entropi meningkat maka Ssisakan positif, sebaliknya jika entropi

turun, maka Ssis akan negatif .


12/35

Entropi Molar Standar

Entropi (S) berhubungan dengan jumlah cara (W) sistem dapat

tersusun tanpa merubah energi dalam. Tahun 1877 Ludwig

Boltzmann menguraikan hubungan ini secara kuantitatif.

Rumus : S = k ln W

Dimana k adalah konstanta Blotzmann (R/NA) 1,38x10-23 J/K

Tidak seperti entalpi, entropi memiliki nilai mutlak dengan

menerapkan hukum ketiga Termodinamika yang menyatakan kristal

sempurna memiliki entropi nol pada temperatur nol absolut Ssis = 0

pada 0 K.


13/35

Pada nol absolut, semua partikel pada kristal memiliki energi

minimum sehingga hanya ada satu cara mereka tersusun.

Nilai entropi biasanya dibandingkan pada keadaan standar dengan

T tertentu, untuk gas pada 1 atm, larutan 1 M, dan zat murni pada

keadaan paling stabil untuk padat dan cair . Entropi merupakan

besaran ekstensif sehingga tergantung pada jumlah oleh karena itu

dikenalkan dengan entropi molar standar dalam satuan J/mol K.


14/35

Memperkirakan Nilai So Relatif Sistem

Berdasarkan pengamatan level molekuler kita

bisa memperkirakan entropi zat akibat

pengaruh :

Perubahan temperatur

Keadaan fisik dan perubahan fasa

Pelarutan solid atau liquid

Pelarutan gas

Ukuran atom atau kompleksitas molekul


15/35

1. Perubahan Temperatur

So meningkat seiring dengan kenaikan temperatur

T(K) 273 295 298

So 31,0 32,9 33,1

Kenaikan temperatur menunjukkan kenaikan energi kinetik

rata-rata partikel.

2. Keadaan Fisik dan Perubahan FasaKetika fasa yang lebih teratur berubah ke yang kurang teratur,

perubahan entropi positif.

Untuk zat tertentu So meningkat manakala perubahan zat dari

solid ke liquid ke gasNa H2O C(grafit)

So (s / l) 51,4(s) 69,9 (l) 5,7(s)

So (g) 153,6 188,7 158,0


16/35

3. Pelarutan solid atau liquid

Entropi solid atau liquid terlarut biasanya lebih besar

dari solut murni, tetapi jenis solut dan solven dan

bagaimana proses pelarutannya mempengaruhi

entropi overall

NaCl AlCl3 CH3OH

So

s/l 72.1(s) 167(s) 127(l)

Soaq 115,1 -148 132


17/35

4. Pelarutan Gas

Gas begitu tidak teratur dan akan menjadi lebih

teratur saat dilarutkan dalam liquid atau solid.

Entropi larutan gas dalam liquid atau solid selalu

lebih kecil dibanding gas murni.

Saat O2 (So

g = 205,0J/mol K) dilarutkan dalam air,entropi turun drastis (Soaq = 110,9 J/mol K).


18/35

5. Ukuran Atom atau Kompleksitas molekul

Perbedaan entropi zat dengan fasa sama

tergantung pada ukuran atom dan komplesitas

molekul.

Li Na K Rb Cs

Jari2 152 186 227 248 265

M molar 6.941 22.99 39.10 85.47 132.9

So(s) 29.1 51.4 64.7 69.5 85.2


19/35

Untuk senyawa, entropi meningkat seiring dengan

kompleksitas kimia yaitu dengan semakin banyaknya

jumlah atom dalam molekul. Hal ini berlaku untuksenyawa ionik dan kovalen.

NO NO2 N2O4

So(g) 211 240 304

Kecenderungan ini didasarkan atas variasi gerakan yangdapat dilakukan molekul.


20/35

Untuk molekul lebih besar lagi, juga perlu

diperhitungkan bagaimana bagian dari melekul dapat

bergerak terhadap bagian lain. Rantai hidrokarbon

panjang dapat berotasi dan bervibrasi dengan lebih

banyak cara dibanding rantai pendek

CH4 C2H6 C3H8 C4H10

So 186 230 270 310


21/35

Perubahan Entropi dan Keadaan

Kesetimbangan

Ketika kesetimbangan tercapai tidak ada lagi daya untuk

mendorong perubahan sehingga Suniv = 0.

Pada titik ini perubahan entropi pada sistem diikuti perubahanentropi lingkungan dalam jumlah yang sama tetapi berbeda

tanda

Pada kesetimbangan Suniv = Ssis + Ssurr = 0

Atau Ssis = -Ssurr


22/35

Entropi, Energi Bebas dan Kerja

Spontanitas dapat ditentukan dengan mengukur Ssis dan

Ssurr, tetapi akan lebih mudah jika kita memiliki satu

parameter saja untuk menentukan spontanitas

Energi bebas Gibbs (G) adalah fungsi yang menggabungkan

entalpi dan entropi dari sistem (Josiah Willard Gibbs 1877)

G = H TS


23/35

Suniv = Ssis + Ssurr

Pada Tekanan konstan Ssurr

= -Hsis

/T

Suniv = Ssis - Hsis/T

Jika kedua sisi dikalikanT maka

-TSuniv = Hsis - TSsis atau

-TSuniv = Gsis

Suniv > 0 spontanG < 0

Suniv < 0 non spontanG > 0

Suniv = 0 setimbangG = 0


24/35

Menghitung Perubahan Energi Bebas

Standar

Gosis = Ho

sis - TSo

sis

Energi bebas Gibbs juga dapat dihitung (karena ia

fungsi keadaan) dari energi bebas produk dan reaktan

Gorxn = mGo

f(produk) - nGo

f(reaktan)

Catatan : Gofsuatu unsur pada keadaan standarnya

adalah nol


25/35

Menghitung Perubahan Entropi

dalam Proses ReversibelArus panas yg masuk ke dalam sistem per satuan massa atau per mol =

panas transformasi l, sehingga perubahan entropi jenisnya menjadi :

Dalam kebanyakan proses suatu arus panas yg masuk ke dalam sistem

secara reversibel umumnya disertai oleh perubahan suhu, sehingga

perhitungan perubahan entropi dari persamaan (6-4) suhu T tidak

boleh dikeluarkan dari tanda integral

Jika proses terjadi pada volume tetap, maka dq

(aliranpanas per unit massa, atau per mol)=cv.dT

T

1ss12

T

dTc)s(s

2

1

T

T

vv12


26/35

Pada umumnya cv dan cp berubah dg suhu shg tdk boleh

dikeluarkan dari tanda integral dalam persamaan (6.6) dan

(6.7). Untuk menghitung integral tsb harus diketahui cv dan cp

sebagai fungsi suhu. Jika cv dan cp boleh dianggap tetap, maka

hasil integral itu menjadi

1

2

vv12T

Tlnc)s(s

1

2

PP12T

Tlnc)s(s dan


27/35

Jika dalam suatu proses terdapat arus panas antara sistem dg

lingkungannya secara reversibel, maka pada hakekatnya suhu sistem dan

suhu lingkungan adalah sama.

Besar arus panas ini yang masuk ke dalam sistem atau yg masuk ke dalam

lingkungan di setiap titik adalah sama, tetapi harus diberi tanda yg

berlawanan.

Karena itu perubahan entropi lingkungan sama besar tetapi berlawanan

tanda dengan perubahan entropi sistem dan jumlahnya menjadi 0.

Karena sistem bersama dg lingkungannya membentuk dunia, maka boleh

dikatakan bahwa entropi dunia adalah tetap

Pernyataan tersebut hanya berlaku pada proses reversibel saja.


28/35

Perubahan Entropi dalam Proses Ireversibel

Entropi S adalah variabel keadaan keadaan ditentukan keadaan

awal dan akhir proses.

Maka pada proses ireversibel dapat digunakan rumus proses

reversibel dg syarat keadaan awal & akhir kedua proses itu sama.

Merujuk pada gb.6-1(a), T1 berubah menjadi T2, meski proses

ireversibel, asalkan keadaan awal = keadaan akhir, dapat digunakan

rumus proses reversibel

Jika proses pada tekanan tetap dan Cp juga tetap :

1

2

P12benda

T

TlnCS-SS


29/35

T2 > T1 arus panas masuk ke dalam benda, dan ln T2/T1

nilainya (+),

Jadi Entropi benda naik.


30/35

Perubahan Entropi dalam Proses Ireversibel,pada

Reservoir

Jika suhu reservoir tetap T2, karena itu perubahan entropinya =

perubahan entropi pada proses isotermal reversibel :

Karena arus panas keluar dari reservoir, sesuai perjanjian tanda, harus

diberi tanda (-) , jadi

Karena T2 > T1, maka (T2 - T1)/ T2 (+), ruas kanan menjadi (-),

perubahan entropi total:

2

12P

T2

T1

P

2

1

resT

TTCdTC

T

1

T

Qd'S

2

12

Pres

T

TTCS

)T

TT

T

T(lnCSSS

2

12

1

2Presbenda


31/35

Asas Kenaikan Entropi

Asas ini dapat dirumuskan : Entropi dunia selau naik pada tiap

proses ireversibel

Jika semua sistem yang berinteraksi di dalam suatu proses

dilingkungi dengan bidang adiabatik yang tegar, maka semua itu

membentuk sistem yang terisolasi sempurna dan membentuk

dunianya sendiri. Karena itu dapat dikatakan bahwa entropi darisuatu sistem yang terisolasi sempurna selalu naik dalam tiap

proses ireversibel yang terjadi dalam sistem.

Sementara itu entropi tetap tidak berubah dalam sistem yang

terisolasi jika sistem itu menjalani proses reversibel, maka hukumkedua termodinamika dapat dirumuskan :

Pada setiap proses yg terjadi di dalam sistem yg terisolasi,

entropi sistem tsb selalu naik atau tetap tidak berubah


32/35

Entropi dan Peluang Kebolehjadian

Andaikan suatu sistem yg terdiri dari sejumlah gas sempurna

menjalani proses isotermal reversibel dari keadaan 1 ke

keadaan 2 :

Suku pertama pada ruas kanan = 0, krn pada proses isotermal

utk gas sempurna U tidak berubah.

Hasilnya:

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

ddd

1dd

V

V

V

V

U

U

S

S

S

SV

VRVT

pUTT

QS

1

2

12V

VlnSS R


33/35

Tampak bahwa ada hubungan antara entropi dengan

peluang, semakin besar terjadinya suatu peristiwa

(proses), semakin besar pula entropinya.

Itulah sebabnya proses yg terjadi secara spontan

selalu menuju ke arah yang entropinya lebih besar


34/35

Mesin Pendingin

Mesin yang menyerap kalor dari suhu rendah danmengalirkannya pada suhu tinggi dinamakan mesin pendingin

(refrigerator).Misalnya pendingin rungan (AC) dan almari es

(kulkas).


35/35

Kalor diserap dari suhu rendah T2 dan kemudian

diberikan pada suhu tinggi T1. Berdasarkanhukum II termodinamika, kalor yang dilepaskan

ke suhu tinggi sama dengan kerja yang ditambah

kalor yang diserap (Q1 = Q2 + W)

entropi kelompok a

Documents