Termodinamika Hukum 1

Oleh: @K01-IRVIN, @K02-ERLANGGA, @K03-SYAIFUL, @KEL-K01

Pengertian Termodinamika
Termodinamika merupakan ilmu yang mempelajari hubungan antara usaha dan kalor. Di dalam termodinamika kita mengenal adanya sistem dan lingkungan. Dalam termodinamika sistem diarttikan sebagai kumpulan dari benda – benda atau objek yang diteliti atau menjadi pusat perhatian kita sedangkan lingkungan diartikan sebagai benda atau objek yang berada di luar sistem.

Hukum I Termodinamika
Hukum I termodinamika menyatakan bahwa "Jumlah kalor pada suatu sistem adalah sama dengan perubahan energi di dalam sistem tersebut ditambah dengan usaha yang dilakukan oleh sistem."
disimpulkan bahwa perubahan energi dalam pada sistem tertutup merupakan selisih kalor yang diterima dengan usaha yang dilakukan sistem.
 

Rumus Hukum I Termodinamika
Dari bunyi hukum I Termodinamika, maka rumus hukum I Termodinamika dapat dituliskan sebagai berikut :
Q = ∆U + W atau ∆U = Q – W atau
Keterangan:
∆U : Perubahan energi dalam sistem (J)
Q : Kalor yang diterima/dilepas sistem (J)
W : Usaha (J)

Perjanjian pada hukum I Termodinamika
Rumus hukum I Termodinamika digunakan dengan perjanjian sebagai berikut :
1. Usaha (W) bernilai positif (+) jika sistem melakukan usaha
2. Usaha (W) bernilai negatif (-) jika sistem menerima usaha
3. Q bernilai negatif jika sistem melepas kalor
4. Q bernilai positif jika sistem menerima kalor

Proses dalam Termodinamika

proses-proses dalam termodinamika terbagi atas empat jenis, yaitu isotermal, isokhorik, isobarik, dan adiabatik:

1      1. Proses isotermal

      Anda telah memahami bahwa proses isotermal merupakan suatu proses yang terjadi dalam sistem pada suhu tetap. Besar usaha yang dilakukan sistem proses isotermal ini adalah W = nRT In (V2/V1). Oleh karena ΔT = 0, menurut Teori Kinetik Gas, energi dalam sistem juga tidak berubah (ΔU= 0) karena perubahan energi dalam bergantung pada perubahan suhu. Ingatlah kembali persamaan energi dalam gas monoatomik yang dinyatakan dalam persamaan ΔU=(3/2)nRΔT. Dengan demikian, persamaan Hukum Pertama Termodinamika untuk proses isotermal ini dapat dituliskan sebagai berikut.

Q = ΔU + W = 0 + W

Q = W = nR T ln (V2/V1) …. (9-10)

          2. Proses iskhorik

      Dalam proses isokhorik perubahan yang dialami oleh sistem berada dalam keadaan volume tetap. Anda telah memahami bahwa besar usaha pada proses isokhorik dituliskan W = pΔV = 0. Dengan demikian, persamaan Hukum Pertama Termodinamika untuk proses ini dituliskan sebagai .

Q = ΔU + W = ΔU + 0

Q = ΔU = U2 — U1

      Dari Persamaan (9-11) Anda dapat menyatakan bahwa kalor yang diberikan pada sistem hanya digunakan untuk mengubah energi dalam sistem tersebut. Jika persamaan energi dalam untuk gas ideal monoatomik disubstitusikan ke dalam Persamaan (9-11), didapatkan perumusan Hukum Pertama Termodinamika pada proses isokhorik sebagai berikut.

Q = ΔU =(3/2)nR ΔT …(9-12)

atau

Q = U2 — U1 =(3/2)nR (T2 —T1) …. (9-13)

3.   3. Proses Isobarik Jika gas mengalami proses isobarik, perubahan yang terjadi pada gas berada dalam keadaan tekanan tetap. Usaha yang dilakukan gas dalam proses ini memenuhi persamaan W = P ΔV = p(V2– V1). Dengan demikian, persamaan Hukum Pertama Termodinamika untuk proses isobarik dapat dituliskan sebagai berikut.

Q = ΔU + W

Q = ΔU + p(V2 – V1) … (9-14)

      Untuk gas ideal monoatomik, Persamaan (9-14) dapat dituliskan sebagai.

 Q =(3/2)nR (T2 — T1) + p (V2 – V1) … (9-15)

4     4. Proses adiabatik Dalam pembahasan mengenai proses adiabatik, Anda telah mengetahui bahwa dalam proses ini tidak ada kalor yang keluar atau masuk ke dalam sistem sehingga Q = 0. Persamaan Hukum Pertama Termodinamika untuk proses adiabatik ini dapat dituliskan menjadi.

      Q = ΔU + W

      0 = ΔU + W

      Atau

      W = — ΔU = —(3/2)nR (T2 – T1)

       Contoh soal

1.      Suatu system menyerap kalor sebesar 60 kJ pada suhu 27°C. Berapakah peubahan entropi system ini?

       Penyelesaian:

       Diketahui:

Q = 60 kJ = 60. 000J
T = 27°C = 300 K

      Ditanyakan:

   

      ∆S = Q/T

      = 60000 j/300 j

      = 200 j/k

2.      Ke dalam 100 ml larutan HNO3 2 M dengan suhu 2 C ditambahkan 100 ml larutan KOH 2 M dengan suhu 25 C. ternyata, suhu campuran naik sampai 40 C. Jika kalor jenis air = 4,2 j/g. maka perubahan entalpi reaksi adalah... j/mol

→ Pertama, kita cari jumlah kalor yang dihasilkan !
q = m . c . ⧍T
   = 200 . 4,2 . 15
   = 12600 j atau 12,6 kj

Reaksi Penetralan :

HNO3 + KOH → KNO3 + H2O

Jumlah mol   = V . M = 0,1 x 2 = 0,2 mol
Maka ⧍H = 12,6 / 0,2 = 63 Kj

Daftar pustaka

Nurrahmi, Sitti. 2016. Termodinamika 1.

https://www.slideshare.net/SittiNurrahmi1/termodinamika-1

Anonim. 2015. Dengan artikel “Hukum I Termodinamika”

http://www.informasi-pendidikan.com/2015/02/hukum-i-termodinamika.html.

Mulyadi. 2016. “Termodinamika: Pengertian,hukum, dan jenis sistem termodinamika”. https://budisma.net/2015/05/termodinamika-pengertianhukum-dan-jenis-sistem-termodinamika.html .

 Iman. 2011. “Sistem Termodinamika”. https://nurulimantmunib.wordpress.com/2011/08/14/sistem-thermodinamika/ .