HUKUM II TERMODINAMIKA

HUKUM II TERMODINAMIKA

Hukum II Trermodinamika berhubungan dengan kriteria untuk reaksi spontan , dan ini berlaku untuk segala macam perubahan. Pernyataan dari hukum II Termodinamika ini adalah dalam setiap perubahan yang spontan , slalu diikuti oleh kenaikan entropi dari alam semesta ini. Hal ini mempunyai arti yang mendalam, tidak saja dalam kimia tetapi juga bagaimana dunia bekerja. Apabila kita melihat suatu kejadian, kita ketahui bahwa entropi dari alam semesta naik. Walaupun dalam satu perubahan ada yang mengalami penurunan entropi seperti misalnya pada pembangunan dinding bata dari suatu tumpukan bata-bata. Tetapi pasti ada hal lain yang terjadi yang menghasilkan kenaikan entropi yang lebih besar yaitu kegiatan orang yang membuat dinding tersebut.

Hukum II termodinamika juga memberikan kita suatu hal penting mengenai pencemaran dan usaha kita untuk membersihkan pencemaran tersebut. Apabila sedikit zat kimia menyebar ke lingkungan, maka ada kenaikan entropi yang besar. Unuk menghilangkan zat pencemar tersebut , diperlukan agar perubahan entropi ini dibalik, tetapi hukum II Termodinamika menyatakan bahwa usaha untuk mengubah ini akan menyebabkan lebih banyak lagi polutan (zat pencemar) tersebar di tempat lain.misalnya saja , habisnya dan tercecernya bensin dan minyak pelumas dari kereta yang digunakn untuk membersihkan pencemar.

Energi bebas dan spontanitas

Dua hal yanng mengatontrol spontanitassuatu kejadin, yaitu perubahan energi dan perubahan entroopi sering bekerja bersama-sama. Misalnyya runntuhnya gedung yang diperlihatka pada Gambar 14.10 akan terjadi jika pilar-pilar penunjangnya telah runtuh. Jatuhnya batu-batu bata dan bahan-bahan lain diikuti oleh penurunan yang besar dari energi potensial, sedangkan puing runtuhan akan mempunyai entropi yang jauh lebih besar dari pada gedung yng masih utuh.

Walaupiun demikian, ada juga beberapa contoh dimana ada benturan antara dan . Misalnya melelehnya zat padat seperti es yang dilukiskan pada Gambar 14.11. Perubahan dari padat ke cair dihargai dengan perubahan entropi yang positif, tetapi tidak perubahan entalpinya, fus, yang juga positif. Dalam hal ini , suhu memegang peranan pnting. Apabila suhu tinggi akan meleleh, tetapi apabila suhu rendah akan terjadi kebalikannya,

Hukum II Termodinamika memberikan penggabungan perubahn entalpi dan perubahn entropi kedalam suatu besaran Termodinamka, G, disebut energi bebas Gibs, yaitu

Untuk perubahan pada T dan P yang tetap

Menurut hukum II termodinamika, tiap prubahan spontan pada suatu sistem akan menurunkan energi bebas, berarti harganya negaatif(< 0). Perubahan energi bebas Gibs , terdiri dari dua faktor untuk membuat spontanitas, yaitu dan .

Untuk perubahan dimana adalah negatif dan positif, tanda aljabar G selalu negatif beberapa pun suhunya.( suhu dalam kelvin, sehingga bilangannya selalu positif ,tak mungkin suhu absolut negatif). Oleh karena itu, besarnya dalam tanda adalah.

EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT

EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT Ketiika negatif maka reaksinya spontan sehingga termodinamika menjelaskan bahwa perubahan seperti robohnya bangunan yang disebutkan di atas akan terjadi, berapapun suhunya saat itu.

Kebalikannya tentu, jika positif dan negatif sehingga harga akan positif segala suhu, maka perubahannya tak akan spontan. Inilah sebabnya, puing-puing tak akan dapat dengan sendirinya membentuk gedung kembali.

Dalam hal dimana dan mempunyai tanda sama, sehu akan memegang peranan dalam menentukan spontanitas. Misalnya, jika dan keduanya positif, maka akan didapat keadaan sebagai berikut.

EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT Agar harganya negatif maka nilai sebelah kanan harus lebih besar dari kiri dan nilai sebelah kanan tergantung suhu. Apabila T akan lebih besar dari , sehingga negatif. Ini yang terjadi pada pelelehan zat padat seperti es, dimana harga dan keduanya positif. Es akan meleleh sacara spontan jika T tinggi ( lebih besar dari 00C, aatau lebih besar dari 273 K)tetapi tak akan terjadi jika T rendah.

Apabila dan keduanya negatif, perubahannya akan spontan hanya paada suhu rendah seperti terlihat

EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT Hanya jika harga sebelah kanan kecil, akan negatif dan perubahan semacam ini spontan pada suhu rendah.

Pengaruh dari tanda aljabar dan serta pengaruh suhu pada spontanitas dapat disimpulkan sebagai brikut.

(+)

(+)

spontan pada suhu tinggi

(-)

(-)

spontan pada suhu rendah

Suatu contoh analisa termodinamika dari suatu masalah dunia yang nyata

telah dikatakan bahwa hukum termodinamika menerangkan pencemaran dan problema yang dihadapi untuk membersihkan lingkungann. Hal ini merupakan contoh yang paling sederhana bagaimana termodinamika menolong kita untuk mengetahui perubhan (reaksi) mana yang mungkin dan mana yang tidak. Kadang-kadang analisis termodinamika semacam ini dapat digunakan secara kuantitatif untuk memecahkan soal dan contoh yang klasik adalah merubah grafit menjadi berlian (intan).

Sejak tahun 1797, orang telah mencoba untuk merubah grafit menjadi intan ketika ditemukan bahwa keduannya merupakan unsur krbon yang bentuknya berlainan. Selama bertahun-tahun telah dicoba untuk membuat perubahan ini, tetapi tak berhasil. Akhirnya pada tahun 1938, suatu analisa termodinamika yang hat-hati dari problema ini telah dilakukan dan hasilnya disimpulkan dalam gambar 14.12.

Dalam gambar ini, terlihat kurva-kurva yang memperlihatkan perbandingan /T untuk reakssi

C (grafit) C (intan)

Yang akan berubah dengan berubahnya suhu absolut.

Agar reaksi ini dapat berjalan, harga harus negatif. Demikian juga harga /T nya. Dengan lain perkataan, perubahan akan spontan hanya pada harga /T yang terletak pada daerah bayangan dibawah garis /T= 0.

Dari diagram terlihat bahwa jika percobaan dilakukan pada 1 atm selalu gagal, sebab pada tekanan ini /T tak pernah negatif. Akan tetapi, kita juga dapat meihat apabila tekanan makin tinggi, akan lebih mudah untuk membuat konversi. Kenyataan ini yang menuntun dibuatnya penelitian untuk mencari bahan dan kondisi yang cocok, dan pada tanggal 16 februari 1955 perusahaan general electric mengukapkan bahwa pakar-pakarnya telah berhasil membuat konversi di laboratoriumnya yang terletak di Schenectady, New York.telah digunakan tekanan berlabih sebanyak 100.000atm dan suhu 2.8000C.intan yang dibuat merupakan kualitas industri. Tak lama kemudian G.E. Telah memproduksi satu juta intan per tahun.

14.7ENERGI BEBAS DAN USAHA BERGUNA

Telah dikatakan sebelumnya, salah satu penggunaan dasar dari reaksi kimia adalah untuk membangkitkan energi dalam bentuk usaha berguna. Sering kali reaksi tersebut berupa pembakaran dan panas yang dihasilkan untuk mendapatkan gas panas dalam silinder mesin, atau digunakan untuk mengerakan mesin. Reaksi-reaksi lain digunakan dalam batrai yang menghasilkan listri. Pada tiap hal kita ingin mengetahui berapa besar usaha yang dapat diperoleh energi. Dari reaksi dan jawabanya adalah dengan termodinamika.

Besaran dinamakan energi bebas karena adalah jumlah maksimum energi yang dibebaskan pada suatu peroses yang terjadi pada suhu tetap dan tekanan bebas, berarti dapat diakai untuk usaha berguna. Berarti gaya yang timbul untuk reaksii kimia, yaitu dengan turunnya energi bebas adalah yang dihasilkan apabila kita membuat suatu perubahan untuk melakukan usaha bagi kita.

Sebelumnya telah dipelajari tetag usaha maksimum-yaitu jumlah usaha yang didapat dari suatu peroses yang reversibel. Sehinga memberikan kita suatu tujuan untuk dicapai. Dari ini dapat diketahui beberapa berapa usaha yang dapat diambil bila kita melakukan perubahan yang reversibel. Oleh karena semua perubahan yang nyata tak slalu mengikuti jalan reversibel, jumlah usaha yang sebenarnya didapat selalu lebih sedikit dari jumlah yang dinyatakan oleh . Namun demikian, dengan mengetahui efesiensi suatuu sistem dapat diketahui. Misalnya makhluk hidup hanya dapat mengubah 40% dari energi bebas yang didapat dari oksidasi glukosa menjadi bentuk lain sebagai energi kimia (misalnya ATP) . Apa yang terjadi dengan energi yang 60%? Energi tersebut akan diubah sebagai kalor,hal ini yang menyebabkan tubuh memerlukan suatu sistem pengontrol suhu tubuh yang efektif. Sistem mekanik seperti mesin mobil lebih tidak efesien lagi, sehingga harus didinginkan ketika bekerja._1234567905.unknown

_1234567921.unknown

_1234567929.unknown

_1234567937.unknown

_1234567941.unknown

_1234567943.unknown

_1234567945.unknown

_1234567946.unknown

_1234567944.unknown

_1234567942.unknown

_1234567939.unknown

_1234567940.unknown

_1234567938.unknown

_1234567933.unknown

_1234567935.unknown

_1234567936.unknown

_1234567934.unknown

_1234567931.unknown

_1234567932.unknown

_1234567930.unknown

_1234567925.unknown

_1234567927.unknown

_1234567928.unknown

_1234567926.unknown

_1234567923.unknown

_1234567924.unknown

_1234567922.unknown

_1234567913.unknown

_1234567917.unknown

_1234567919.unknown

_1234567920.unknown

_1234567918.unknown

_1234567915.unknown

_1234567916.unknown

_1234567914.unknown

_1234567909.unknown

_1234567911.unknown

_1234567912.unknown

_1234567910.unknown

_1234567907.unknown

_1234567908.unknown

_1234567906.unknown

_1234567897.unknown

_1234567901.unknown

_1234567903.unknown

_1234567904.unknown

_1234567902.unknown

_1234567899.unknown

_1234567900.unknown

_1234567898.unknown

_1234567893.unknown

_1234567895.unknown

_1234567896.unknown

_1234567894.unknown

_1234567891.unknown

_1234567892.unknown

_1234567890.unknown