PROSES PERUBAHAN ENERGI DALAM TERMODINAMIKA

 Oleh : Clara Elva Novita (@T04-Clara)

ABSTRAK

Salah satu yang dipelajari dalam kimia adalah bentuk perubahan energi yang disebut termodinamika. Perubahan energi sangatlah dekat dengan kehidupan kita, karena perubahan ini melibatkan sistem, lingkungan, dan keadaan. Dari perubahan inilah, bisa muncul berbagai macam bentuk energi. Perubahan ini didasari oleh hukum termodinamika yang terdiri dari hukum termodinamika I dan hukum termodinamika II. Dalam perubahan energi, kalor merupakan salah satu sumber energi yang penting. Saat terjadi perubahan kalor dalam reaksi, hal ini dinamakan peristiwa termokimia. Pada termokimia, bisa terjadi perubahan entalpi yang disebabkan oleh perubahan energi  pada tekanan tetap.

Kata kunci : energi, termodinamika, kalor, termokimia

 

ABSTRACT

One that is studied in chemistry is a form of energy change called thermodynamics. Energy changes are very close to our lives, because these changes involve systems, environments, and circumstances. From this change, various forms of energy can emerge. This change is based on the law of thermodynamics which consists of the first law of thermodynamics and the second law of thermodynamics. In energy transformation, heat is an important source of energy. When there is a change in heat in a reaction, it is called a thermochemical event. In thermochemistry, there can be an enthalpy change caused by a change in energy at constant pressure.

Keywords : energy, thermodynamics, heat, thermochemistry

 

PENDAHULUAN

Menurut Ratini (2015), bahwa termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi dan kerja dari suatu sistem. Termodinamika hanya mempelajari besaran-besaran yang berskala besar (makroskopis) dari sistem yang dapat diamati dan diukur dalam eksperimen.

Pada awal perkembangan manusia, termodinamika merupakan suatu keilmuan yang membahas konversi kalor menjadi daya/kerja. Namun sekarang, pemahaman termodinamika sudah berkembang menjadi ilmu yang mempelajari tentang perubahan energi dan keadaan. Perubahan ini melibatkan sistem dan lingkungan. Sistem adalah materi yang dipilih untuk dipelajari. Sedangkan, lingkungan adalah daerah di luar sistem. Sistem dibagi menjadi tiga, yaitu sistem tertutup (terjadi perpindahan kalor), sistem terbuka (terjadi perpindahan kalor dan materi), dan sistem terisolasi (tidak terjadi perpindahan kalor dan materi). Lalu, sifat dari sistem sendiri ada dua, yaitu sifat intensif (tidak bergantung pada massa) dan sifat ekstensif (bergantung pada massa). Perubahan energi tergantung pada keadaan sistem yang  sifatnya ditentukan secara khas dan bebas waktu. Contoh dari keadaan sistem sendiri adalah suhu (T), tekanan (p), energi (E), dan volume (V).

 

RUMUSAN MASALAH

1.   Apa itu kalor ?

2.  Kenapa  hukum termodinamika I dan hukum termodinamika II mendasari perubahan energi ?

3.   Bagaimana proses termokimia ?

 

TUJUAN

1.   Untuk mengetahui penjelasan kalor.

2. Untuk memahami alasan hukum termodinamika I dan hukum termodinamika II dijadikan dasar perubahan energi.

3.  Untuk memahami proses termokimia.

 

PEMBAHASAN

Menurut Khuriati (2007), bahwa bila dua zat disentuhkan dalam kalorimeter, suhu keduanya akan mendekati sama dan akhirnya menjadi sama. Fenomena ini dapat dijelaskan bahwa ada perpindahan kalor keluar dari benda bersuhu lebih tinggi masuk ke benda bersuhu lebih rendah dengan jumlah kalor yang keluar dan masuk adalah sama.

Kalor adalah proses perpindahan panas dari satu sistem ke sistem lain atau lingkungan. Saat terjadi perubahan energi antara sistem dan lingkungan, dapat menghasilkan kalor (q) atau kerja (w). Perubahan ini disebut perubahan energi internal (△U). Perubahan ini bisa diukur dalam bentuk kalor (q) dan kerja (w), yaitu dengan persamaan :

△U = q + w

Ketentuan :

Sistem menerima kalor, q bertanda positif

Sistem membebaskan kalor, q bertanda negatif

Sistem menerima kerja, w bertanda positif

Sistem melakukan kerja, w bertanda negatif

Persamaan  diatas didapat dari hukum termodinamika I yang menyatakan “energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”. Hukum ini juga disebut asas kekekalan energi. Kalor yang dilepaskan oleh sistem  disebut reaksi eksoterm. Sedangkan, kalor yang diserap sistem disebut reaksi endoterm. Kalor ada dua jenis, yaitu kalor yang ada pada volume tetap sama dengan △E (qv = △E) dan kalor yang ada pada tekanan tetap sama dengan △H (qp = △H). H adalah entalpi yang merupakan fungsi keadaan yang nilainya tergantung pada U, P, dan V.

Pada hukum termodinamika II, dapat dinyatakan sebagai berikut:

1.   Tidak mungkin membuat mesin kalor yang dapat menyerap kalor dari reservoir panas dan mengubah seluruhnya menjadi usaha.

2.  Tidak mungkin membuat mesin pendingin yang menyerap kalor dari reservoir bersuhu rendah dan membuangnya ke reservoir bersuhu tinggi tanpa bantuan usaha dari luar.

Pada perubahan kalor, terjadi reaksi kimia didalamnya. Hal ini dinamakan termokimia. Termokimia adalah ilmu yang mempelajari tentang perubahan kalor suatu zat yang melibatkan proses kimia dan fisika. Pada termokimia, terdapat persamaan termokimia, yaitu persamaan kimia yang sudah setara dan dituliskan nilai perubahan entalpi reaksi setelah persamaan kimia. Untuk menentukan nilai kalor pada suatu sistem dapat digunakan asas black dan kalorimeter. Rumus pada asas black, yaitu sebagai berikut :

q = m c △t

dengan :

q = jumlah kalor

m = massa

c = kalor jenis

△t = perubahan suhu

Pada termokimia, juga terdapat perubahan entalpi standar yang digolongkan menurut jenis reaksinya, yaitu :

1.    Perubahan entalpi pembentukan standar (△H𝑓⁰)

Pembentukan entalpi standar adalah pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsur pada 298 K dan 1 atm. Contoh : pembentukan 1 mol NaCl yang membebaskan energi sebesar 50 kJ/mol.

Na (s) + ½ Cl₂ (g) ⟶ NaCl (s)     △H𝑓⁰ = -50kJ

2.    Perubahan entalpi penguraian standar (△H𝑑⁰)

Perubahan entalpi pada penguraian 1 mol suatu senyawa menjadi unsur-unsur yang paling stabil pada keadaan standar. Contoh:

CO₂ (g) ⟶ C + O₂   △H𝑑⁰= +393,5 kJ

3.    Perubahan entalpi pembakaran standar (△H𝑐⁰)

Perubahan entalpi yang terjadi pada pembakaran 1 mol suatu zat secara sempurna. Contoh :

CH₄ (g) + 2O₂ ⟶ CO₂ (g) + 2H₂O (ℓ)       △H𝑐⁰ = -802kJ

Untuk menggunakan data dari △H standar, dapat dirumuskan seperti berikut :

△H =𝞢△H⁰ produk - 𝞢△H⁰ pereaksi

Adapun manfaat dari termokimia dan perubahan entalpi pada kehidupan sehari-hari sangatlah banyak, seperti pemanfaatan batubara, termometer zat cair dan termokimia dalam kabin mobil.

KESIMPULAN

Kalor adalah proses perpindahan panas dari satu sistem ke sistem lain atau lingkungan. Saat terjadi perubahan energi, terdapat yang namanya perubahan energi internal yang bisa diukur berdasarkan hukum termodinamika I. Sedangkan, pada hukum termodinamika II ditegaskan bahwa tidak ada mesin yang mempunyai efisiensi 100%. Pada perubahan kalor, terjadi peristiwa yang disebut termokimia. Di dalam termokimia, terdapat persamaan termokimia, perubahan entalpi.

 

DAFTAR PUSTAKA

Hidayat, Atep Afia. 2021.  Termodinamika Dan Perubahan Energi. Modul Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Jakarta: Universitas Mercu Buana.

Ismunandar. 2013. Termodinamika: Hukum I (lanjutan) Dan Hukum II. Bandung: ITB. Dalam https://youtu.be/NilKh3R9Ayk (diunduh 10 September 2021)

Khuriati, Ainie. 2007. Termodinamika. Semarang: UNDIP. Dalam http://eprints.undip.ac.id/27839/1/0152-BA-FMIPA-2007.pdf (diunduh 10 September 2021)

Naa, Christian Fredy. 2021. Termodinamika Kuliah I – Pendahuluan Dan Konsep Dasar. Kelas Pak Chris. Dalam https://youtu.be/g51j1GGCGDE (diunduh 10 September 2021)

Ratini, Ni Nyoman. 2015. Bahan Ajar Mata Kuliah Termodinamika. Bali: Universitas Udayana. Dalam https://simdos.unud.ac.id/uploads/file_pendidikan_dir/6c9ecb75930a8e2bd1370a594bf32e59.pdf (diunduh 10 September 2021)