SISTEM TERMODINAMIKA

 SISTEM TERMODINAMIKA

Oleh : Dwi Purwanto (@V02-Purwanto)

ABSTRAK

Cabang ilmu fisika yang membahas tentang energi adalah termodinamika, yang berisi berbagai hukum mengenai perubahan energi dalam sistem. Hukum pertama termodinamika mengungkapkan hubungan kalor, energi dalam, dan kerja yang menyertai perubahan sistem. Kalor yang menyertai reaksi sama dengan perubahan entalpinya, dan dapat ditentukan tanpa percobaan. Akibatnya kita dapat mengetahui apakah suatu reaksi eksotermik atau endotermik.

PENDAHULUAN

Termodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang membahas tentang energi. Energi biasa didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Semua bentuk energi mampu melakukan kerja. Kimiawan mendefinisikan kerja sebagai perubahan energi yang langsung dihasilkan oleh suatu proses.

PEMBAHASAN

1.    Istilah Termodinamika

Termodinamika merupakan ilmu yang mempelajari perubahan antar kalor
dan bentuk-bentuk energi lain.
Sistem dan Lingkungan
Sistem adalah bagian tertentu dari alam yang menjadi pusat perhatian untuk dipelajari. Disamping sistem ada lingkungan. Lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di luar sistem. Jika kita ingin mempelajari reaksi kimia dalam tabung reaksi, maka zat kimia yang ada dalam tabung disebut sistem, sedangkan yang di luar zat kimia termasuk tabung reaksi dan udara di atas permukaannya adalah lingkungan.

2.    Dinding dan Sistem Termodinamika

Sistem terbuka adalah sistem yang dapat mengadakan pertukaran materi dan energi dengan lingkungannya.

Sistem tertutup mempunyai dinding diatermal sehingga hanya terjadi pertukaran energi. Dengan menempatkan air dalam wadah yang disekat seluruhnya,
maka membuat sistem terisolasi.

Sistem terisolasi tidak mengadakan pertukaran materi dan energi dengan lingkungan karena mempunyai dinding adiatermal.

1.    Hukum Termodinamika I

Hukum pertama termodinamika menyatakan hubungan energi system dengan lingkungan. Jika sistem kemasukan energi, berarti lingkungan kehilangan energi, dan sebaliknya, jika lingkungan kemasukan energi maka sistem kehilangan energi dengan jumlah yang sama.

Sebuh pompa bila dipanaskan akan menyebabkan suhu gas dalam pompa naik dan volumenya bertambah. Berarti energi dalam gas bertambah dan system melakukan kerja. Dengan kata lain, kalor (q) yang diberikan kepada sistem Sebagian disimpan sebagai energi dalam (∆U) dan sebagian lagi diubah menjadi kerja (w).
                                       q = ∆U – w atau ∆U = q + w
Persamaan di atas merupakan rumusan hukum pertama termodinamika.

Hukum pertama termodinamika didasarkan pada hukum Kekekalan Energi yang menyatakan: “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain” Atau: “ Energi alam semesta adalah konstan”

Agar tidak keliru dalam menggunakan rumus di atas, perlu ditetapkan perjanjian:
1. Kalor (q)
Bertanda (+), jika kalor masuk sistem/ proses penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem (proses endotermik)
Bertanda (-), jika kalor keluar sistem/ proses melepaskan kalor dari sistem ke lingkungan (proses eksotermik)
2. Kerja (w)
Bertanda (+), jika kerja dilakukan oleh lingkungan/ proses pemampatan gas (kompresi)
Bertanda (-), jika kerja dilakukan oleh sistem/ proses pemuaian gas (ekspansi)
3. Kerja dihitung dengan rumus:
              w = -P∆V
dengan :

w = kerja (L atm)
V = volume (L)
P = tekanan (atm)

KESIMPULAN

Reaksi kimia dipandang sebagai perubahan dalam sistem. Sistem adalah suatu yang menjadi pusat perhatian dan yang lainnya disebut lingkungan. Ada tiga macam sistem yaitu sistem terbuka, tertutup dan tersekat. Dalam termodinamika dikenal kesetimbangan mekanik, termal dan listrik. Sistem yang tidak setimbang dengan
lingkungannya cenderung berubah menuju kesetimbangan dengan menyerap atau
melepaskan kalor serta menerima atau melakukan kerja. Kalor adalah bentuk energi yang dapat pindah dari sistem ke lingkungan, atau sebaliknya. Kerja ditandai dengan
perubahan volume sistem yang disebut kerja volume.

Suatu sistem mempunyai energi dalam (U) yaitu energi total yang dikandung sistem. Jika sistem menerima sejumlah kalor, maka sebagian di ubah menjadi kerja dan sisanya menambah energi dalam. Berdasarkan itu lahirlah hukum pertama termodinamika yang menyatakan bahwa, energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.

Setiap sistem gas mempunyai besaran yang dapat berubah nilainya, yaitu tekanan (P), volume(V), suhu (T), mol (n) dan energi dalam (U). Suatu proses dapat mengubah beberapa besaran, sedangkan yang lain tetap, contohnya proses isothermal (suhu tetap), isohor (volume tetap), dan adiabatik (tidak melepaskan atau menyerap kalor). Proses di udara bebas dapat dianggap punya tekanan luar yang tetap. Kalor yang masuk atau keluar pada proses ini sama dengan perubahan entalpi. Jika nilai perubahan entalpi negatif menandakan proses eksotermik, dan jika nilainya positif menandakan proses endotermik.

Perubahan entalpi reaksi kimia dapat ditentukan secara eksperimen dengan kalorimeter dan secara perhitungan dari data kalor pembentukan senyawa. Kalor pembentukan senyawa diperoleh dari kalor reaksi pembentukannya, berdasarkan perjanjian, bahwa kalor pembentukan unsur bebas adalah nol. Perubahan entalpi proses yang tidak isotermal diperlukan nilai kapasitas kalor. Ada dua macam kapasitas kalor, yaitu pada tekanan tetap (cp) dan volume tetap (cv).

DAFTAR PUSTAKA

James E. Brady. Tanpa tahun. Kimia Universitas Asas dan Struktur, Jilid 1. Jakarta: Binapura Aksara.

Raymond Chang. 2005. Kimia Dasar, Konsep-konsep Inti, Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 1. Bandung: ITB.