Pemahaman Termodinamika

 

PEMAHAMAN TERMODINAMIKA

Oleh : Tasya Ariibah (@W24-TASYA)

 

Pendahuluan

Termodinamika merupakan salah satu alat konseptual yang berguna dalam memahami sains titik paradigma utama termodinamika adalah kesemestaan hukum-hukumnya melalui Hukum Termodinamika dapat diketahui bahwa suatu proses kimia akan terjadi atau tidak mungkin terjadi pada kondisi tertentu sehingga dapat menghemat banyak waktu dan biaya.

Termodinamika banyak menggunakan istilah-istilah yang telah didefinisikan secara seksama dan telah dikukuhkan oleh semua masyarakat ilmiah seperti sistem, lingkungan, fungsi keadaan, dan beberapa istilah makroskopis lainnya

 

Termodinamika dan Bentuk – bentuk Energi

Termodinamika hukum kekekalan energi yang merupakan besaran atau properti dari termodinamika, yang memiliki kualitas dan kuantitas, dan suatu proses berlangsung pada arah yang kualitasnnya berkurang.

 

a. Kerja (w)

Menurut konsep mekanika, kerja adalah hasil perkalian antara gaya luar yang bekerja pada benda dengan jarak yang ditempuh oleh benda ketika gaya itu diterapkan. Jika benda bergerak lurus dari titik s₁ ke titik s₂ dengan gaya P yang diterapkan konstan sepanjang jalan itu, maka kerja yang dilakukan pada benda adalah:

w = F ∆s

b. Kalor dan Energi lntemal

Kalor adalah cara perpindahan energi panas dari satu sistem ke sistem lain atau ke lingkungan .Oleh karena energi internal sistem dapat diubah dengan cara menerapkan kerja terhadap sistem, maka perubahan energi internal dapat ditentukan dari kerja yang dilakukan terhadap sistem yang dilaksanakan secara adiabat (sistem adiabat). Hubungan antara kerja dan perubahan energi internal sistem dalam proses adiabat diungkapkan dengan persamaan:

∆U= w

Perubahan energi internal sistem dengan cara mengalirkan panas ke dalam sistem tanpa ada perlakuan kerja dinyatakan dengan persamaan:

∆U = q

kalor yang diserap oleh sistem tertutup tanpa perlakuan kerja sama dengan pertambahan energi internal sistem.Sebaliknya, jika sistem melepaskan sejumlah kalor maka energi internal sistem akan turun.

 

Hukum Pertama Termodinamika

Untuk banyak proses, baik kalor maupun kerja keduanya dapat menembus batas-batas sistem. Perubahan energi yang terjadi merupakan jumlah dari dua kontribusi ini. Secara umum, energi yang ditransfer dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya akan berubah menjadi bentuk lain. Dengan kata lain, energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan tetapi berubah bentuk. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum pertama termodinamika (HPT). Persamaannya:

∆U = q + w

a. Perubahan Energi Internal Sistem, ∆U

Jika reaksi kimia adalah sistem gas yang berlangsung pada keadaan standar dan sistem melakukan kerja melalui perubahan tekanan-volume.

b.  Perubahan Entalpi, ∆H

Pada volume tetap, besarnya kalor yang menyertai reaksi kimia sama dengan perubahan energi internal sistem (∆U = q_v). Untuk mengetahui keterlibatan kalor dalam reaksi kimia yang dilakukan pada tekanan tetap, diperkenalkan fungsi keadaan baru dinamakan entalpi, yaitu:

H = U + PV

H dinamakan entalpi (berasal dari huruf awal kata Heat of Content). Entalpi merupakan fungsi keadaan yang harganya bergantung pada U, P, dan V. Perubahan entalpi sistem diungkapkan sebagai :

∆H = ∆U + ∆(PV)

Jika persamaan tersebut diterapkan pada tekanan tetap maka akan diperoleh persamaan

∆H = (q-P∆V) + P∆V

∆H =q_p

Untuk reaksi yang melibatkan cairan atau padatan, perubahan volume yang terjadi sangat kecil, sebab kerapatan zat yang terkondensasi sangat tinggi. Apalagi jika reaksi dilakukan pada tekanan rendah, misalnya 1 atm, maka ∆(PV) relatif sangat kecil dan dapat diabaikan sehingga

∆H = ∆U

Jika gas dikonsumsi atau dihasilkan selama reaksi berlangsung, ∆H dan ∆U dapat memiliki nilai sangat berbeda. Untuk gas ideal yang berlangsung pada suhu tetap, maka

∆(PV)= ∆nRT;

dengan ∆n adalah perubahan mol gas selama reaksi berlangsung. Dengan demikian, dari persamaan diatas untuk sistem gas yang berlangsung pada suhu tetap diperoleh hubungan:

∆H = ∆U + ∆nRT

Sistem Tertutup dan Terbuka

Sistem Tertutup : Dinamakan kontrol masa, pada sistem ini tidak terjadi pertukaran masa antara sistem dan lingkungan, namun hanya terjadi pertukaran energi.

Sistem Terbuka : Dinamakan kontrol volume pada sistem ini dapat terjadi pertukaran masa dan energi antara sistem dan lingkungan.

Sistem Terisolasi : Ketika tidak terjadi pertukaran antara dua hal tersebut

Kajian Termodinamika

•klasik: pendekatan yang tidak perlu memperhitungkan kelakuan dari partikel penyusun

•statistik: pendekatan yang memperhitungkan sifat rata-rata dari partikel penyusun

Hukum Ke-nol Termodinamika

Terdapat dua benda yang setimbang termal dengan benda ke tiga.

Konsep tempratur dan alat ukur suhu: 2 benda dalam keaddan setimbang termal jika kedua benda memiliki temperatur yang sama.

 

 Termokimia dalam kehidupan sehari-hari

Gas Elpiji

Penggunaan gas elpiji yang menjadi bagian daripada arti gas alam menjadi hal yang intensitasnya sering digunakan. Gas elpiji yang digunakan pada kompor gas utamanya menggunakan reaksi antara butana dengan udara.

Dalam aplikasinya udara sepenuhnya bergantung pada oksigen. Namun reaksi termokimia pada gas elpiji dapat melibatkan bentuk yang tidak sempurna, misalnya membutuhkan 200% udara. Selain itu pembakaran pada kompor juga melibatkan beberapa fraksi, sebab elpiji tidak murni pada hanya bahan bakar butana.

 

Termometer

Termometer adalah salah satu alat laboratorium kimia yang populer digunakan untuk mengukur suhu tubuh atau suhu objek tertentu. Dalam mengukur suhu, termometer bekerja dengan mekanisme ketika suhu naik, cairan pada bola tabung akan mengembang lebih banyak daripada gelas yang menutupinya.

Dari peristiwa tersebut menghasilkan benang cairan yang tipis haris bergerak ke atas secara kapiler. Sebaliknya, saat temperatur turun, cairan akan mengerut dan cairan tipis pada tabung bergerak kembali turun. Gerakan yang terjadi pada ujung cairan tipis dinamakan meniscus yang dibaca pada skala penunjuk temperatur.

Zat yang digunakan untuk termometer harus berasal dari zat cair dengan sifat termometrik atau dapat mengalami perubahan fisis ketika dipanaskan atau ketika didinginkan. Beberapa bahan yang umumnya digunakan yaitu raksa dan alkohol.

Kedua zat tersebut memiliki dua titik tetap, yaitu titik tertinggi dan terendah. Contohnya titik didih air dan titik lebur es pada suhu yang tidak terlalu tinggi. lalu, dilakukan pembagian antara kedua titik tersebut dengan sama besar, misalnya termometer dengan skala celcius dengan 100 bagian, maka setiap bagian nilainya sebesar 1 C.

 

Pembakaran Batu Bara

Dalam kehidupan sehari-hari definisi batubara banyak dimanfaatkan untuk sumber bahan bakar, dalam skala kecil digunakan pada rumah tangga dan dalam skala besar digunakan pada industri. Misalnya industri PLTU menggunakan bahan batubara sebagai penggerak turbin dan dapat menghasilkan sumber energi arus listrik.

Selain sebagai penggerak turbin, batubara juga dapat dimanfaatkan untuk bahan kecantikan dan juga compact disk (CD). Batubara memiliki kelemahan karena akan menghasilkan gas SO2, namun untuk menghilangkannya dapat diterapkan proses desulfurisasi. Proses desulfurisasi menggunakan serbuk kapur atau spray air kapur di dalam alat scrubers.

Akan tetapi biaya operasional dari proses desulfurisasi serta pembuangan deposit padatan akan menjadi masalah yang baru. Maka untuk meningkatkan nilai batubara dan menghilangkan pencemarnya dapat dilakukan rekayasa batubara, misalnya gasifikasi dan juga reaksi karbon uap.

Pada gasifikasi molekul batubara yang berukuran besar dipecah dengan pemanasan dengan suhu yang tinggi sekitar 600 sampai dengan 800 celcius. Hasilnya adalah bahan bakar yang berupa gas.

 

Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat ditarik penulis dari hasil membaca dan mempelajari Termodinamika secara singkat. Yang dapat diterapkan dalam lingkungan kerja dan sebagai penambahan pembelajaran bagi para mahasiswa. Termodinamika juga dapat di temui dalam kehidupan sehari hari yang memungkinkan individu dapat berfikir luas.

 

Daftar Pustaka

https://www.pakarkimia.com/termokimia-dalam-kehidupan-sehari-hari/

https://www.youtube.com/watch?v=g51j1GGCGDE&t=2s

Modul 2 TERMODINAMIKA