hukum ke nol dan pertama (3)

II. HUKUM KE NOL DAN PERTAMA TERMODINAMIKA*Kimia Fisika BabII-3*1. Beberapa konsep dan pengertian dasar2. Hukum ke-Nol Termodinamika3. Perumusan Hukum Pertama Termodinamika4. Fungsi Entalpi dan Perubahan Entalpi5. Kapasistas Kalor6. Proses ekspansi Joule-Thomson7. Termokimia

Kimia Fisika BabII-3

2.6. Proses ekspansi Joule-Thomson*Kimia Fisika BabII-3*Joule dan Thomson melakukan serangkaian percobaan untuk mengetahui apakah gas akan mengalami perubahan suhu apabila diekspansikan secara adiabatis.Sejumlah gas dengan volume V1 pada tekanan P1 dialirkan melalui penyekat berpori ke ruang dengan volume v2 dan tekanan P2. P1 > P2


*Kimia Fisika BabII-3*Selama ekspansi berlangsung, suhu dalam kedua ruangan diukur dengan teliti. Kerja yang dilakukan terhadap gas pada pengisap kiri = P1V1 dan yang dilakukan oleh gas terhadap pengisap kanan = - P2V2Kerja total dalam proses ini, W = P1V1 P2V2 Sistem terisolasi dengan baik sehingga tidak terjadi pertukaran kalor dengan lingkungan.


*Kimia Fisika BabII-3*U = W U2 U1 = P1V1 P2V2 U2 + P2V2 = U1 + P1V1 H2 = H1 atau H = 0Karena tidak ada pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan, q = 0, sehingga


*Kimia Fisika BabII-3*Joule dan Thomson menemukan bahwa semua gas yang dipelajari kecuali H2 dan He mengalami penurunan suhu dalam ekspansi ini.Besarnya perubahan suhu bergantung pada tekanan dan suhu awal gas yang dinyatakan oleh suatu besaran yang disebut koefisien Joule-Thomson, Hasil ini menunjukkan bahwa proses ekspansi berlangsung pada entalpi tetap


*Kimia Fisika BabII-3*Besaran ini dapat diukur langsung dari perubahan suhu bila gas mengalami penurunan tekanan, melalui penyekat berpori. Jika> 0, terjadi penurunan suhu< 0, terjadi kenaikan suhuSuhu pada saat = 0 : suhu inversi


*Kimia Fisika BabII-3*Suhu inversi bergantung pada tekanan.. Pada suhu inversi gas tidak akan mengalami perubahan suhu jika diekspansikan pada entalpi tetap

P (atm) pada- 150 oC- 100 oC0 oC100 oC200 oC300 oC11,2660,64900,26560,12920,05580,0140201,1250,59580,24940,11730,04720,0096600,06010,45060,20880,09750.0372- 0,0013


*Kimia Fisika BabII-3*Koefisien Joule-Thomson dapat dikaitkan dengan besaran termodinamika lainnya.H = H(T, P)Pada entalpi tetap, dH = 0.


*Kimia Fisika BabII-3*


*Kimia Fisika BabII-3*2.7. Aplikasi Hukum Pertama Termodinamika pada Reaksi Kimia, TermokimiaTermokimia mempelajari efek panas yang timbul (secara kimia dan secara fisik).Efek panas dapat bersifat :- eksotermis (kalor dilepaskan)- endotermis (kalor diserap)


*Kimia Fisika BabII-3*Jumlah kalor bergantung pada :- jenis dan jumlah zat-zat yang bereaksi- keadaan fisik pereaksi dan hasil reaksi- suhu- tekanan (terutama pada reaksi gas)Jadi, kalor reaksi perlu dinyatakan bersama-sama dengan persamaan reaksinya, dimana kondisi reaksi tercantum dengan jelas.


*Kimia Fisika BabII-3*Contoh :N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) H1000 K = - 112,4 kJC (grafit) + O2 (g) CO2 (g) H298 K = - 393,5 kJH2 (g) + O2 (g) H2O (c) H298 K = - 285,3 kJH2 (g) + O2 (g) H2O (g) H298 K = - 241,8 kJ


*Kimia Fisika BabII-3*2.7.1. Kalor reaksi pada Volume dan Tekanan TetapqV = UJika reaksi dikerjakan pada volume tetap (misalnya dalam kalorimeter), maka kalor reaksi sama dengan energi dalam sistem. Jika reaksi dikerjakan pada tekanan tetap, maka kalor reaksi sama dengan perubahan entalpi. qP = H


*Kimia Fisika BabII-3*H = U + PVHubungan antara kedua besaran dapat diturunkan sebagai berikut :atauJika semua pereaksi dan hasil reaksi berada dalam bentuk cairan atau padatan, maka harga (PV) sangat kecil dibandingkan H dan U sehingga dapat diabaikan.dH = dU + d(PV)H = U + (PV)


*Kimia Fisika BabII-3*Untuk reaksi yang menyangkut gas, harga (PV) bergantung pada perubahan jumlah mol gas yang terjadi dalam reaksi.Untuk gas ideal : (PV) = (nRT) = RT(n)Sehingga H = U + n RT (T tetap)n = mol gas hasil reaksi - mol gas pereaksi


*Kimia Fisika BabII-3*2.7.2. Entalpi Pembentukan Standar, Perubahan entalpi dalam proses pembentukan satu mol senyawa, dari unsur-unsurnya : entalpi pembentukan . Jika semua zat dalam reaksi berada dalam keadaan standar disebut entalpi pembentukan standar Keadaan standar suatu zat tunggal murni adalah bentuk yang paling stabil pada 25 oC dan 1 atm, (keadaan standar dari karbon : grafit, belerang : belerang rhombik dan oksigen : O2).


*Kimia Fisika BabII-3*Contoh :Ca (s) + C (s) + 3/2 O2 (g) CaCO3 (s)S (s) + O2 (g) SO2 (g)Menurut perjanjian, entalpi pembentukan standar dari unsur-unsur yang sangat stabil = 0


*Kimia Fisika BabII-3* Penentuan langsung (secara eksperimen) Contoh :C (grafit) + O2 (g) CO2 (g)Reaksi dapat dijalankan dalam kalorimeter .Penentuan entalpi pembentukan standar


*Kimia Fisika BabII-3*2. Penentuan dari data kalor pembakaran standarKalor pembakaran standar suatu senyawa adalah perubahan entalpi yang menyertai reaksi pembakaran satu mol senyawa dengan oksigen secara sempurna.Contoh, hitung entalpi pembentukan standar metana dari kalor pembakaran C (s), H2 (g) dan CH4 (g).


(a) C (s) + O2 (g) CO2 (g) (b) H2 (g) + O2 (g) H2O (c) (c) CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (c) (a) C (s) + O2 (g) CO2 (g) (b) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (c) (c) CO2 (g) + 2 H2O (c) CH4 (g) + 2 O2 (g) C (s) + 2 H2 (g) CH4 (g)Reaksi Pembakaran :Reaksi Pembentukan CH4:+

*Kimia Fisika BabII-3*3. Perkiraan dari energi ikatanMetode ini hanya dapat dipergunakan pada reaksi gas yang menyangkut zat-zat dengan ikatan kovalen, didasarkan atas anggapan bahwa (a) semua ikatan dari suatu jenis tertentu, misalnya semua ikatan C-H dalam CH4 identik, dan (b) energi ikatan dari ikatan tertentu tidak bergantung pada senyawa dimana ikatan tersebut ditemukan.


*Kimia Fisika BabII-3*1. Energi dissosiasi ikatan 2. Energi ikatan rata-rataEnergi ikatan terbagi dua yaitu :Energi dissosiasi ikatan, D : perubahan entalpi dalam reaksi pemutusan ikatan dalam molekul dwiatom atau dalam pemutusan ikatan tertentu dalam suatu senyawa (dapat ditentukan langsung).


*Kimia Fisika BabII-3*Energi ikatan rata-rata, : energi rata-rata yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dalam semua senyawa yang mengandung ikatan tersebut, misalnya untuk memutuskan satu ikatan C-H dalam CH4, CH3OH atau CH3COOH diperlukan rata-rata 415,8 kJ Energi ikatan rata-rata dapat ditentukan secara kalorimetri dengan menggunakan hukum Hess.


*Kimia Fisika BabII-3*Perkirakan C-H dari data pada 25 oCContoh :


*Kimia Fisika BabII-3*H1 = H2 + H3 + H4-70,34 kJ = 722,4 kJ +2(437,64) kJ + H4H4 = - 1527,34 kJ


*Kimia Fisika BabII-3*CH4 (g) C (g) + 4 H (g) H = 1527,34 kJC-H = (H ) = (1527,34 kJ) = 381,83 kJ


*Kimia Fisika BabII-3*2.7.3. Pengaruh Suhu terhadap Kalor Reaksi Pada umumnya H reaksi merupakan fungsi dari suhu.Perhatikan reaksi :1 A + 2 B 3 C + 4 DPerubahan entalpi reaksi diberikan oleh : H = Hhasil Hpereaksi = 3 HC + 4 HD - 1 HA - 2 HB


*Kimia Fisika BabII-3* H = i HiKoefisien I dihitung positif untuk hasil reaksi dan negatif untuk pereaksi.Jika semua zat berada dalam keadaan standar, atau


*Kimia Fisika BabII-3*Pengaruh suhu terhadap perubahan H diperoleh dengan mengdiferensialkan persamaan di atas terhadap T pada P tetap.


*Kimia Fisika BabII-3*atau Persamaan KirchchoffPersamaan dapat diintegrasi jika CP sebagai fungsi suhu diketahui.Jika CP dapat dianggap tetap antara T1 dan T2, maka H2 - H1 = Cp (T2 - T1 )


*Kimia Fisika BabII-3*Contoh:Hitung kalor yang dilepaskan jika satu mol air membeku pada 10 oC pada tekanan tetap. Diketahui H273 = - 6027 J mol-1. CP H2O (c) = 75,6 J K-1 mol-1 dan CP H2O (p) = 36,96 J kal-1 mol-1.


H2O (c) H2O (p)H263 - H273 = CP (263 K 273 K) = [CP H2O (p) - CP H2O (c)](-10 K) = (36,96 75,6) J mol-1 K-1 (-10 K) = (-38,64)(-10) J mol-1H263 = H273 + 386,4 J mol-1 = (- 6027 + 386,4) J mol-1 = - 5640,6 J mol-1

K;lmhloslnoijkojklppppppppppppplllll;;;;lllllllllllllllnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn.okk,nolw[f,pfmlf,[.e[lw,mvmo*

hukum ke nol dan pertama (3)

Documents