Termodinamika II (Entropi dan Energi Bebas)

Disusun Oleh : (@Kel-K08)

Abstrak

Terdapat empat hokum dasar termodinamika yaitu hokum ke nol termodinamika, hokum pertama termodinamika, hokum kedua termodinamika, hokum ketiga termodinamika. Pada artikel kali ini kami membahas Hukum Termodinamika II (Entropi dan Energi Bebas). Hukum termodinamika II menyatakan arah suatu proses kespontanan reaksi. Hal ini didaarkan pada fakta bahwa, walaupun enrgi semesta tetap, tetapi selalu terjadi pertukaran energy diantara sistem dan lingkungan. Pertukaran inilah yang membawa konsekuensi terhadap arah pertukaran itu sendiri, dan konsekuensi ini tidak terungkap dalam hokum termodinamika I.

Kata kunci : Entropi, energy Gibbs, Termodinamika II

1.     Pengertian 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 :

Keterangan :

ΔS = perubahan entropi ( J/K)

Q = kalor ( J)

T = suhu (K)

1.      Energi Bebas Gibbs

Adalah suatu fungsi yang menggabungkan entalpi, entropi, dan temperature system dan dipresentasikan dengan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

G = energi bebas Gibbs

H = entalpi

T = temperature (K)

S = entropi

Persamaan energi bebas suatu system pada suhu dan tekanan konstan dapat dicari dengan persamaan gibbs

Besaran H dan S adalah fungsi keadaan, sehingga besaran G juga merupakan fungsi keadaan. Dimana nilai G ditentukan oleh keadaan akhir selama proses berlangsung. Karena besaran H dinyatakan pada tekanan tetap, maka besaran G juga pada tekanan dan suhu tetap. Jika proses kimia dioperasikan tidak pada tekanan tetap, missal volume tetap, persamaannya berubah menjadi U – TS.

1.     Energi Bebas dalam Reaksi Kimia

Pada setiap reaksi kimia, penentuan reaksi biasanya dinyatakan dalam perubahan energy bebas Gibbs standar. Energy bebas standar suatu reaksi tidak diukur secara langsung tetapi berdasarkan sifat – sifat energy bebas sebagai fungsi keadaan, maka pengukuran energy bebas system reaksi dapat dilakukan melalui pengukuran perubahan entalpi dan perubahan entropipada suhu dan tekanan standar, kemudian menghitung perubahan energy bebasnya menggunakan persamaan energy bebas Gibbs.

2.     Energy Bebas dan Kerja Maksimum

Perubahan energy bebas penting secara kuantitatif sebab dapat memberikan informasi berapa berapa banyaknya kerja yang dihasilkan dari suatuproses. Hubungan perubahan energy bebas dan kerja yang dilakukan system yaitu :

Hubungan ini menjelaskan mengapa fungsi ini disebut Energi Bebas sebab pada suhu dan tekanan tertentu, Delta G pada proses spontan menyatakan energy yang dibebaskan untuk melakukan kerja maksimal. Di lain pihak, untuk proses yang tidak spontan, Delta G menunjukkan jumlah kerja minimum yang harus ditingkatkan agar proses terjadi.

Contoh soal

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?

Jawab:

·         Ubah satuan perubahan entropi dari J ke kJ (1kJ=1000J)

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

·         Ubah suhu menjadi satuan Kelvin

K = C + 273 = 25 + 273 = 298 K

·         Masukkan rumus

= -890,4 kJ/mol – 298 K(-0,2422 kJ/mol L)

= (-890,4 + 72,1756) kJ/mol

= -818,2244 kJ/mol

DAFTAR PUSTAKA

Sunarya, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1. Bandung : CV.Yrama Widya

Anonym. 2018. Energi Bebas Gibbs

https://www.slideshare.net/daffyducks/7-energi-bebas-gibbs (diakses 6 Oktober 2018)

Anonim. 2018. Pengertian Energi Bebas Gibbs Standar

https://ardra.biz/sain-teknologi/ilmu-kimia/pengertian-energi-bebas-gibbs-standar/ (diakses 6 Oktober 2018)

Vernandes, A. 2017. Konsep Energi Bebas Gibbs dan Hubungannya dengan Kespontanan Reaksi.

https://www.avkimia.com/2017/06/konsep-energi-bebas-gibbs-dan-hubungannya-dengan-kespontanan-reaksi.html (diakses 6 Oktober 2018)

anonym,2017.entropi.https://physicsranggaagung.wordpress.com/2017/06/26/mesin-kalor-entropi-dan-hukum-kedua-termodinamika/ (diakses 6 oktober 2018)