Termodinamika Kimia Mempelajari transformasi(perubahan bentuk)energi secara kuantitatifKonsep dasar : - Sistem - Lingkungan Sistem terbuka : materi dan energi dapat berpindah melalui batas antara sistem dan lingkungan Sistem tertutup : tidak ada perpindahan materi tetapi terjadi perpindahan panas Sistem terisolasi : tidak ada perpindahan materi maupun panas

Besaran Termodinamika Kerja : Dilakukan selama proses dan digunakan untuk menghasilkan perubahan Kerja dilakukan oleh sistem Kerja dilakukan pada sistem Energi : Kapasitas untuk melakukan kerja Kalor : energi yang dipindahkan sebagai kalor akibat adanya perbedaan temperatur

Energi dalam (U) : energi total dari suatau sistem ( energi potensial , energi kinetik dll) Fungsi keadaan : besaran yang harganya hanya tergantung pada keadaan sistem dan tidak tergantung pada bagaimana cara mencapai keadaan tersebut U = U2 U1 V = V2 V1 P = P2 P1 T = T2 T1

Karakter energi dalam :1. Energi dalam sistem terisolasi adalah tetap , energi bersifat kekal 2. Energi sistem dapat diubah secara ekivalen menjadi kerja dan kalor

Hk. Termodinamika I U = q + W U = perubahan energi dalam q = kalor W = kerja

Perubahan kecil :du = dq + dW dw , dq berharga + : kalau energi diberikan ke sistem ( berupa panas dan kerja) dw , dq berharga - : energi dibebaskan oleh sistem

Kerja mekanis : kerja untuk memindahkan sebuah objek sejauh ds melawan gaya perlawanan F W = - F. dS

W = -F dS = - ( S2 S1 ) F W = - m g h

Kerja pemampatan / pemuaian P eks luas penampang A dS , gaya menekan piston = Peks A kerja pemuaian adalah kerja yang melawan gaya tekan x perubahan jarak dW = - Peks x A dS = - peks x dV

dw = - peks dV Pemuaian bebas terjadi bila peks = 0 , w =0Pemuaian melawan tekanan tetap dW = - peks dV Kerja total yang dilakukan dalam pemuaian dari Vi ke Vf W = - peks ( Vf Vi ) ; pemuaian irreversibel

Pemuaian isotermal reversibel : dW = -peks dV = - pgas dV ; gas ideal p = nRT/V dW = - nRT (dV/V) = - nRT ln (V2 /V1) = - nRT ln ( p1/p2 ) Gas Van der Walls (gas nyata)p = RT / (Vm b) - a / (Vm2) dW = - (RT / (Vm b) - a / (Vm2 )) dV dW = - ( RT / (Vm b) + a / (Vm2 ) dV W = - RT ln ( Vf-b) / (Vi-b) ( a/Vmf a/Vmi)

Secara Umum : Perubahan energi dalam sistem : dU = dq + dwe + dweks dWe= kerja non pV , bila tidak ada dWe =0 Proses pada volume konstan dWeks = - peks dV = 0 dU = dqv Perubahan energi dalam sistem dapat ditentukan dari perubahan kalor pada volume konstan : misal menggunakan bom kalorimeter adiabatis

Perubahan temperatur T , yang dihasilkan oleh sistem reaksi dalam bom kalorimeter sebanding dengan energi reaksi yang dilepaskan atau diabsorbsi sebagai kalor Q = c x T C = kapasitas kalor kalorimeter. Pada tekanan konstan , kalor yang diberikan sama dengan perubahan sifat termodinamika lain yang disebut ENTALPI

PROSES PADA TEKANAN KONSTAN H = U + pV H = fungsi keadaan H = U + pV dH = dU + d pV = dU + pdV + V dp ; V dp = 0 dH = dU + pdV dU = q + w = q p dV dH = q p dV + p dV dH = dqp H = dqp

Hubungan H dan U H = U + pV H = U + pV 1. Perubahan fisik : H2O (l) H2O (g) ; pada p konstan pV = p V = p (V H2O(g) - VH2O (l)) diabaikan 2. Hubungan dengan kerja pV= W 3. Dalam reaksi kimia : A (s) + B (g) 2 C (g) +D (s) pV = p V = ( ng RT/p) x p = ng ( RT) = (2-1) ( RT)

TERMOKIMIA Termokimia : mempelajari kalor yang dihasilkan dan dibutuhkan oleh suatu reaksi kimia Pada V tetap : dqv = U Pada p tetap : dqp = H Perubahan entalpi standar: Ho = Hfo Hio Keadaan standar suatu zat pada temperatur standar ( T =298K )adalah keadaan murni zat tersebut pada tekanan 1 bar Entalpi reaksi standar = Hfo ( produk ) - Hfo ( reaktan)

Entalpi perubahan fisik Padat cair uap Hofus Hovap H osub

Hovap = perubahan entalpi per mol pada cairan murni pada tek 1 bar berubah menjadi gas pada tekanan 1 bar

Entalpi perubahan kimia :Entalpi pembakaran standar = Hco

HUKUM HESS Entalpi reaksi keseluruhan adalah jumlah entalpi masing2 tahapan reaksi

Siklus Born Haber Dengan menyusun tahapan 2 reaksi sebagai siklus tertutup , maka salah satu entalpi tahapan reaksi yang tidak diketahui dapat dihitung Contoh :Na (s) + Cl2 NaCl (s) Na (s) Na (g) Na(g) Na+ (g) + e Cl2 ( g) Cl (g) Cl(g) + e Cl- (g) Cl- (g) + Na+ (g) NaCl (s)

Na (s) + Cl2 (g) NaCl (s)

Na(g) Cl (g)

Na+ + Cl-

Variasi Entalpi dengan Temperatur Kapasitas kalor : Pada V tetap : Cv = ( U / T)v Pada p tetap : Cp = ( H / T )pCp Cv = n R Cpm Cvm = R

Kerja pemuaian adiabatis dq = 0 pada setiap tahap pemuaian dU = dW W = - p dV = Cv dT = n Cvm dT Untuk pemuaian adiabatis irreversibel W= U ; - peks V = Cv dT T = (- peks V) / Cv T = (- peks V) / n Cvm

Kerja pemuaian adiabatis reversibel dq = 0 pada setiap tahap pemuaian dU = dW du = Cv dT = n Cvm dTdW = - p dV = - (nRT /V) dV = = - (nRT) dV /V = - nRT ln Vf/Vi n Cvm dT = - (nRT) dV /V Cvm /R dT/T = - dV/V

Cvm/R (ln Tf /Ti) = - ln Vf /Vi (Tf) C Vf = ( Ti)C Vi ; c = Cvm/ R

Rumus lain untuk proses adiabatis reversibel PV = konstan T2/T1 = ( P2 /P1) (-1)/()T2/T1 = (V1/V2) ( -1).

Energy balance untuk flow processPada keadaan kesetimbangan Energi input = mU1 + m V12/2 + mgh1 + mP1V1 + Q Energi output = mU2 + m V22/2 + mgh2 + mP2V2 + WTotal akumulasi =0 Energi input = energi output

Energi input = energi outputmU1 + m V12/2 + mgh1 + mP1V1 + Q =mU2 + m V22/2 + mgh2 + mP2V2 + W

mU1+ mP1V1 = mH1 dan mU2+ mP2V2= mH2mH1 + m V12/2 + mgh1 + Q = mH2 + m V22/2 + mgh2 +W

Suatu pompa digunakan untuk mengalirkan larutan dengan densitas 114,6 lb/ft3 dari tangki penampung ke tangki bagian atas bila perbedaan tinggi letak tangki 75 ft kecepatan alir adalah 4 ft/detik (konstan ) Berapa kerja dan tekanan pompa yang harus diberikan , bila efisiensi pompa 75%

Energi kinetik in= out Energi potensial in = 0 ; out = mgh Q =0 ; H1 = H2W = ft2 lb/s2 W = ft2 lb/s2 x 1/v = ftlb/det ; v = ft/s1 hp = 550 ftlb/det W = p/V ; P = W x V ;