Oleh: 1. Muhammad Irvin (@K01-Irvin)
            2. Erlangga M.S. (@K02-Erlangga)
            3. Syaiful Nur Cahyo (@K03-Syaiful)

Termodinamika II

1.      Hukum II Termodinamika

Hukum II Termodinamika memberikan batasan-batasan terhadap perubahan energi yang mungkin terjadi dengan beberapa perumusan.

1. Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, menerima kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi energi atau usaha luas (Kelvin Planck).
2. Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus mengambil kalor dari sebuah reservoir rendah dan memberikan pada reservoir bersuhu tinggi tanpa memerlukan usaha dari luar (Clausius).
3. Pada proses reversibel, total entropi semesta tidak berubah dan akan bertambah ketika terjadi proses irreversibel (Clausius).

2.      Bunyi Hukum II Termodinamika

Untuk menjelaskan tidak adanya reversibilitas para ilmuwan merumuskan prinsip baru, yaitu Hukum II Termodinamika, dengan pernyataan : “kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin, kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas”.

3.      Entropi

Termodinamika menyatakan bahwa proses alami cenderung bergerak menuju ke keadaan ketidakteraturan yang lebih besar. Ukuran ketidakteraturan ini dikenal dengan sistem entropi. Entropi merupakan besaran termodinamika yang menyerupai perubahan setiap keadaan, dari keadaan awal hingga keadaan akhir sistem. Semakin tinggi entropi suatu sistem menunjukkan sistem semakin tidak teratur. Entropi sama seperti halnya tekanan dan temperatur, yang merupakan salah satu sifat dari sifat fisis yang dapat diukur dari sebuah sistem. Apabila sejumlah kalor Q diberikan pada suatu sistem dengan proses reversibel pada suhu konstan, maka besarnya perubahan entropi sistem adalah :

dengan:

ΔS = perubahan entropi ( J/K)
Q = kalor ( J)
T = suhu (K)

4.      Energi Bebas Gibbs

         Energi bebas Gibbs dilambangkan dengan ΔG digunakan untuk memprediksi apakah suatu reaksi dapat berjalan atau tidak (spontan atau tidak). Ada beberapa hal yang perlu kita pelajari dan akan dijelaskan pada penjelasan di bawah ini :

Energi Bebas Gibbs Standar (ΔG°)
Menghitung ΔG°
Untuk menghitung energi bebas Gibbs standar, dapat kita gunakan rumus di bawah ini :
ΔG° = ΔH° - TΔS°

         Mudah kan. Dengan ΔH° adalah perubahan entalpi, T dalah suhu (kelvin) dan ΔS° adalah perubahan entropi. Jika semua data rumus diatas diketahui, maka tentu kita dapat dengan mudah mencarinya harga ΔG°
Namun harus kalian ingat adalah perubahan entropi biasanya dihitung dalam satuan energi joule sedangkan energi bebeas Gibbs dan perubahan entalpi dihitung dalam Kj. Agar tidak terjadi kesalahan jangan lupa mengubah satuan entropi dari joule menjadi kJ.

5.      Contoh soal

Ø  Seorang mahasiswa menambahkan panas ke dalam 0,250 kg es pada 0,0 °C sampai semuanya meleleh. Berapa perubahan entropi air? (c_es = 2100 J/kg.K dan L = 3,34 ´ 10⁵J/kg)

Penyelesaian:

Ø  Perhatikan reaksi pembakaran metana berikut ini :
CH4(g) + O2(g) ==> CO2(g) + 2H2O(l)
Jika diketahui harga perubahan entropinya adalah – 242,2 J/K mol dan perubahan entalpinya – 890,4 kJ/mol, hitunglah harga perubahan energi bebas gibs standar pada suhu 25 degC?

Penyelesaian:

Langkah pertama yang akan kita lakukan adalah mengubah satuan perubahan entropi dari J ke kJ.
1 kJ = 1000 j

ΔS° = - 242,2 J/K mol = - 242,2/1000 kJ/ K mol = - 0,2422 kJ/mol K

Kemudian suhu juga harus kita ubah menjadi satuan Kelvin.
K = C + 273 = 25 + 273 = 298 K

ΔG°  = ΔH° - TΔS°
 = - 890,4 kJ/mol – 298 K x -0,2422kJ/mol K
 = (- 890,4 + 72,1756 ) kJ/mol
 = - 818,2244 kJ/mol

Daftar Pustaka

·         Vernandes, Andrian. 2017. Konsep Energi Bebas Gibbs dan Hubungannya dengan Kespontanan Reaksi. Dalam https://www.avkimia.com/2017/06/konsep-energi-bebas-gibbs-dan-hubungannya-dengan-kespontanan-reaksi.html , diakses pada (4 Oktober 2018).

·         Rizkiah, Nurjihatul. 2013. Hukum Termdinamika II. Dalam http://nrizkiah.blogspot.com/2013/09/kimia-hukum-termodinamika-ii.html , diakses pada (4 Oktober 2018).

·         Haryanti, Sri. 2015. Energi Bebas Gibbs. http://sriharyantitermodinamika.blogspot.com/2015/04/energi-bebas-gibbs_27.html , diakses pada (4 Oktober 2018).

·         Anonym. 2013. Hukum II Termodinamika. Dalam http://fisikazone.com/hukum-ii-termodinamika/ , diakses pada (4 Oktober 2018)

·         Sunarya, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1. CV.YRAMA WIDYA. Bandung.

·         Petruci., Harwood., Herring., Madura. 2011. Kimia Dasar Prinsip-Prinsip dan Aplikasi Modern Edisi Kesembilan – Jilid 1. PT. Glora Aksara Pratama.