Uh 3 sistem saraf dan kelangsungan hidup makluk hidup
Hukum termod-nol-dan-pertama-09
1. HUKUM KE NOL DAN PERTAMAHUKUM KE NOL DAN PERTAMA
TERMODINAMIKATERMODINAMIKA
Endang Susilowati
Prodi Pend. Kimia UNS
2. HUKUM TERMODINAMIKAHUKUM TERMODINAMIKA
HUKUM TERMODINAMIKA KE NOLHUKUM TERMODINAMIKA KE NOL
HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMAHUKUM TERMODINAMIKA PERTAMA
HUKUM TERMODINAMIKA KEDUAHUKUM TERMODINAMIKA KEDUA
HUKUM TERMODINAMIKA KETIGAHUKUM TERMODINAMIKA KETIGA
3. Kerja, Kalor dan Energi adalah konsep yang
mendasar dalam termodinamika .
Semua pengukuran kalor dan perubahan energi
menghasilkan pengukuran kerja.
Kerja = gaya x jarak ; kerja dilakukan selama
proses untuk menghasilkan suatu perubahan
Energi = kapasitas sistem untuk melakukan kerja
Kalor = energi sistem yang berubah sebagai
hasil perbedaan temperatur antara sistem dan
temperatur lingkungan.
Proses pelepasan energi sebagai kalor disebut
eksoterm, dan proses penyerapan energi
sebagai kalor disebut endoterm
Pengertian Kerja, Kalor dan Energi
4. Hukum Termodinamika ke NolHukum Termodinamika ke Nol
- Hukum ini meletakkkan konsep suhu pada dasar yang kokoh,
yaitu bila dua sistem ada dalam kesetimbangan termal, maka
keduanya mempunyai suhu yang sama, bila tak ada dalam
kesetimbangan termal maka keduanya mempunyai suhu yang
berbeda.
- Tinjau 3 sistem A, B dan C, Fakta eksperimental : bila sistem A
ada dalam kesetimbangan termal dengan sistem B, dan sistem
B juga ada dalam kesetimbangan termal dengan C maka A ada
dalam kesetimbangan dengan C:
- TA = TB
TA = TC
- TB = TC
A B C
5. Aplikasi Hukum ke NolAplikasi Hukum ke Nol
Bagaimana termometer air raksaBagaimana termometer air raksa
bekerja untuk mengukur suhubekerja untuk mengukur suhu
badan?badan?
STOP!
6. HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMAHUKUM TERMODINAMIKA PERTAMA
Secara matematis. hukum termodinamika ISecara matematis. hukum termodinamika I
pada sistem tertutup, dinyatakan sebagai:pada sistem tertutup, dinyatakan sebagai:
dU =dU = ddq +q + ddww
∆∆U = q + wU = q + w
Dengan kata lain, perubahan energi dalamDengan kata lain, perubahan energi dalam
sistem (U) setara dengan panas yangsistem (U) setara dengan panas yang
diberikan pada sistem (q) dan kerja yangdiberikan pada sistem (q) dan kerja yang
dilakukan terhadap sistem (w)dilakukan terhadap sistem (w)
Jika hanya diberikan panas, berlaku:Jika hanya diberikan panas, berlaku:
∆∆U = qU = q
Jika hanya dilakukan kerja berlaku:Jika hanya dilakukan kerja berlaku:
∆∆U = wU = w
7. Hukum kekekalan energi dan HukumHukum kekekalan energi dan Hukum
pertama Termodinamikapertama Termodinamika
STOP!
8. Catatan :
-Energi dalam adalah suatu fungsi keadaan, yang hanya tergantung
pada keadaan awal dan akhir sistem
-Kalor dan kerja bukan fungsi keadaan, tergantung pada jalannya
proses sistem.
d = diferensial eksak
d = diferensial tak eksak
∫
∫
=
=
b
a
b
a
QdQ
Udw
∫ −=
a
b
ab UUdu
9. - Energi dalam terdiri dari : energi transisi, energi vibrasi dan
energi rotasi pada tingkat molekuler dari suatu materi
- Kerja (W) adalah akibat aksi melawan gaya luar, yang
dinyatakan :
d W = F dh
F adalah gaya luar dan dh adalah jarak perpindahan
- Kerja tergantung pada 2 faktor yaitu faktor intensitas dan faktor
kapasitas
Jenis-jenis Kerja
10. KERJA EKSPANSI DAN KOMPRESI
Kerja yang dilakukan oleh sistem
dw = F dh (F=gaya dh = jarak)
Kerja terhadap sistem
dw = -F dh
F = P (tekanan) x A (luas) maka :
dw = -Pluar A dh
Atau :
dw = -Pluar dV
Sehingga : dw = -Pluar dV
Karena: dU = dq +dw
maka : dU = dq - pdV
Integrasinya adalah:
atau
∆ U = q – P(V2 – V1)
Atau ∆ U = q + w
∫ ∫ ∫−=
2
1
V
V
PdVdqdU
Pluar
A
dhEkspansi: V2>V1
Kompresi: V2<V1
W-: sistem melakukan kerja
W+: dilakukan kerja thd sistem
11. Beberapa terapan kerja (W)Beberapa terapan kerja (W)
Pada proses reversibel (Pluar=Pdalam= P) dan isotermis (dT = 0)
untuk gas ideal PV = n R T sehingga :
wrev = - n R T ln (V2/V1)
wrev = - n R T ln (P1/P2)
Pada proses irreversibel (Pluar ≠ Pdalam) dan isotermis (dT=0)
Wirrev = - Pluar dV
untuk gas ideal ,
Wirrev = - Pluar (V2-V1)
= - n R T (1-P2/P1)
Pada proses ekspansi isotermal terhadap vakum (Pluar = 0)
Wvak = 0
dVPW dalamrev −=∂
Kerja maksimum bisa dilakukan pada pemuaian gas ideal isotermis
jika sistem beroperasi secara reversibel isotermal. (jelaskan!)
12. Entalpi (H) / Heat contentEntalpi (H) / Heat content
• Pengertian entalpi dipakai untuk perubahan-perubahan pada
tekanan tetap
H = U + PV
dan PV hanya targantung kedaan awal dan akhir sistem
• Besarnya perubahan entalpi dari sistem :
∆H = H2 –H1
= (U2+P2V2) – (U1+P1V1)
= (U2-U1) + (P2V2-P1V1)
pada P tetap
∆ H = ∆ U + P(V2-V1)
∆ H = ∆ U + P ∆ V
• Jika dihubungkan dengan hukum termodinamika pertama pada
tekanan tetap berlaku: ∆ H = q
13. EnthalpyEnthalpy the amount of energy possessed by athe amount of energy possessed by a
thermodynamic system (thermodynamic system (seesee Thermodynamics) forThermodynamics) for
transfer between itself and its environment. For example,transfer between itself and its environment. For example,
in a chemical reaction, the change in enthalpy of thein a chemical reaction, the change in enthalpy of the
system is the heat of the reaction. In a phase change, assystem is the heat of the reaction. In a phase change, as
from a liquid to a gas, the change in enthalpy of thefrom a liquid to a gas, the change in enthalpy of the
system is the latent heat of vaporization. In a simplesystem is the latent heat of vaporization. In a simple
temperature change, the change in enthalpy with eachtemperature change, the change in enthalpy with each
degree is the heat capacity of the system at constantdegree is the heat capacity of the system at constant
pressure. The German physicist Rudolf J.E. Clausiuspressure. The German physicist Rudolf J.E. Clausius
originated the term in 1850. Mathematically, enthalpyoriginated the term in 1850. Mathematically, enthalpy HH
is identified asis identified as U + PVU + PV, where, where UU is internal energy,is internal energy, PP isis
pressure, andpressure, and VV is volume.is volume. HH is measured in joules oris measured in joules or
British termal units (BTUs). (Encarta 2007)British termal units (BTUs). (Encarta 2007)
What is enthalpy ?STOP!
14. Pengukuran perubahan entalpiPengukuran perubahan entalpi
Perubahan entalpi mengikuti perubahan kimia dan fisika.
Diukur dengan kalorimeter
• Kalorimeter api bertekanan tetap ∆H = q
• Kalorimeter Bom, pada volume tetap, melelui ∆U
dimana ∆U = q
• untuk reaksi yang tidak menghasilkan gas ∆H ≅ ∆U
• Untuk reaksi yang menghasilkan gas:
H = U + PV = U + nRT
∆H = ∆U + ∆ (PV) = ∆U + ∆n gasRT
Dengan ∆n = n gas produk = n gas reaktan
Besarnya perubahan entalpi pada tekanan konstan setara
dengan panas yang diserap sistem
15. Perubahan energi pada berbagai keadaanPerubahan energi pada berbagai keadaan
-Perubahan energi pada volum konstan dV = 0
atau ∆U = qV
Terjadi pada kalorimeter bom
-Perubahan energi pada tekanan konstan dP = 0
U2 – U1= qp – p(V2 – V1)
(U2+PV2) - (U1+PV1) = qp
H2 - H1 = qp
dqVdU
PdVdW
v =
=−= 0
∫−=∆
−=
2
1
dVPqU
PdVdqdU
p
∆H = qp
17. Soal-soalSoal-soal
Dalam pemampatan reversibel isotermal dariDalam pemampatan reversibel isotermal dari
52 mmol gas ideal pada temperatur -1352 mmol gas ideal pada temperatur -13 oo
C,C,
volume gas berkurang sampai 1/3 volumevolume gas berkurang sampai 1/3 volume
awal. Kerja dalam proses iniawal. Kerja dalam proses ini
adalah..............adalah..............
Suatu gas menempati volume 0,5 L padaSuatu gas menempati volume 0,5 L pada
tekanan 1,2 bar dan temperatur 0tekanan 1,2 bar dan temperatur 0 oo
C. JikaC. Jika
dimampatkan dengan tekanan udara luardimampatkan dengan tekanan udara luar
tetap sebesar 100 bar, volume menyusut 60tetap sebesar 100 bar, volume menyusut 60
%. Kerja dalam proses ini adalah%. Kerja dalam proses ini adalah….….
18. Kapasitas panas (C)Kapasitas panas (C)
Kapasitas panas ( C ) : nisbah antara kalorKapasitas panas ( C ) : nisbah antara kalor
yang dipasok dengan kenaikan suhu.. Satuanyang dipasok dengan kenaikan suhu.. Satuan
Joule/KJoule/K
Kapasitas panas spesifik ( c ) : nisbah antaraKapasitas panas spesifik ( c ) : nisbah antara
kalor yang dipasok pada sejumlah zat (Kg)kalor yang dipasok pada sejumlah zat (Kg)
dengan perubahan suhu. Satuan Joule/K.Kgdengan perubahan suhu. Satuan Joule/K.Kg
Kapasitas kalor molar: J KKapasitas kalor molar: J K-1-1
molmol-1-1
..
Secara matematis dinyatakan sebagai:Secara matematis dinyatakan sebagai:
C = dq (proses)/dTC = dq (proses)/dT
Pada volume konstan,Pada volume konstan,
CCVV = dq= dqVV /dT = (/dT = (∂U/∂T)∂U/∂T)VV
Pada tekanan tetapPada tekanan tetap
CCPP = dq= dqPP /dT = (/dT = (∂H/∂T)∂H/∂T)PP
19. Berdasar pada Hk Term I
-Pada V tetap : dV = 0
-Pada P tetap : dP = 0
Bila persamaan H = U + PV dideferensialkan terhadap T pada tekanan tetap :
Sehingga
dT
PdVdU
C
+
=
( )V
V
V T
U
dT
q
C
∂
∂=
∂
=
( ) ( )PP
P T
VP
T
UC
∂
∂+
∂
∂=
( ) ( ) ( )pPp T
VP
T
U
T
H
∂
∂+
∂
∂=
∂
∂
( )P
P T
HC
∂
∂=
20. Hubungan Cv dan Cp dapat dituliskan beberapa
persamaan :
( )
( ) ( )VT
VP
P
TVP
T
P
P
HVCC
T
VP
V
UCC
∂
∂
∂
∂−=−
∂
∂+
∂
∂=−
}{
}){(
RCC VP =−
Buktikan !
Untuk gas Ideal
Buktikan !
STOP!
21. PERUBAHAN ENERGI PADA PERUBAHAN T DAN V
Energi dalam sebagai fungsi T dan V ; U= f(T,V)Energi dalam sebagai fungsi T dan V ; U= f(T,V)
Pada volume konstanPada volume konstan
Pada temperatur konstanPada temperatur konstan
dT
T
U
dU
V
∂
∂
=
dV
V
U
dU
T
∂
∂
=
dV
V
U
dTCdU
dV
V
U
dT
T
U
dU
T
V
TV
∂
∂
+=
∂
∂
+
∂
∂
=
22. PercobaanPercobaan
JouleJoule
Bertujuan menentukanBertujuan menentukan ((∂U/∂V∂U/∂V ))TT
Jika kran dibuka maka gas
mengalir dari A ke B
Joule menemukan bahwa tak ada
perubahan suhu
dq = 0
dT = 0 tak ada perubahan suhu
dw = 0 kerja melawan vakum
dU = 0
dU= (∂U/∂V )T dV=0
Karena dV≠0 maka (∂U/∂V )T=0
Pd isotermal dU tdk tgt dV
23. Perubahan entalpi pada perubahan P, T
• Entalpi sebagai fungsi T dan p; H= f(T,P)
• Cp diperoleh dengan kalorimeter
• Untuk padatan dan cairan
• Untuk gas ideal
dP
P
H
dTCdU
dP
P
H
dT
T
H
dH
T
P
TP
∂
∂
+=
∂
∂
+
∂
∂
=
V
P
H
T
=
∂
∂
0=
∂
∂
TP
H
24. Perubahan energi pada proses adiabatis (dq = 0)Perubahan energi pada proses adiabatis (dq = 0)
-untuk kerja P-T
-pada gas ideal : dU = nCv(T) dT
-untuk proses reversial Pluar = Pdalam
wdU ∂=
dVPdU luar−=
dVPdTTnCv luar−=)(
dV
V
nR
T
dTTnCv
dV
V
nRTdTTnCv
)()(
][)(
−=
−=
26. SoalSoal
0,412 gram glukosa dibakar dalam kalorimeter bom yang0,412 gram glukosa dibakar dalam kalorimeter bom yang
kapasitas kalornya 541 J K-1, temperatur naik 7,801 K.kapasitas kalornya 541 J K-1, temperatur naik 7,801 K.
Hitung entalpi molar pembakaran standar, energi dalamHitung entalpi molar pembakaran standar, energi dalam
pembakaran standar dan entalpi pembentukan glukosapembakaran standar dan entalpi pembentukan glukosa
standarnya.standarnya.
Hitung perubahan entropi dari 30 gram alumunium yangHitung perubahan entropi dari 30 gram alumunium yang
dipanaskan dari 500 sampai 700 OC. Titik leleh 660OC,dipanaskan dari 500 sampai 700 OC. Titik leleh 660OC,
kalor pelelehan 393 J g-1dan kapasitas kalor zat padatkalor pelelehan 393 J g-1dan kapasitas kalor zat padat
dan zat cair masing-masing adalah : (31,8 + 3,15 .10-3dan zat cair masing-masing adalah : (31,8 + 3,15 .10-3
T) JK-1 mol-1 dan (34,3 + 1,12 .10-3 T) JK-1 mol-1.T) JK-1 mol-1 dan (34,3 + 1,12 .10-3 T) JK-1 mol-1.
Suatu tangki mengandung 20 L gas monoatomikSuatu tangki mengandung 20 L gas monoatomik
terkompresi pada 10 atm dan 25oC. Hitung kerjaterkompresi pada 10 atm dan 25oC. Hitung kerja
maksimum (dalam Jaoule) yang dilakukan bila gasmaksimum (dalam Jaoule) yang dilakukan bila gas
terekspansi sampai tekanan 1 atm secara: a) isotermal,terekspansi sampai tekanan 1 atm secara: a) isotermal,
b) adiabatisb) adiabatis
