1. 1. FUNGSI ENERGI BEBAS
A. Energi Bebas Helmholtz
Fungsi kerja total
Buktikan bahwa :
A = W
A = U - TS
2. B. Energi Bebas Gibb
Kerja berguna
G = H - TS - dG = - dW’
Buktikan bahwa :
1. G = A + PV atau ∆G = ∆A + P ∆V
2. - dG = - dW’
3. ∆ G = ∆H - T ∆ S
Sehingga (dG)P,T < 0 disebut sebagai energi bebas yang
artinya : bila sistem mengalami proses irreversibel/tak
dapat balik pada kondisi P dan T tetap dan sistem ini
hanya melakukan kerja tekanan volum (w = -PV),
maka energi bebas akan turun.
3. 1. Untuk proses :
2 He (270C, 1 atm) 2 He (270C, 5 atm), jika
proses dianggap reversibel! hitunglah :
(Korriatul)
a. Harga ∆A !
b. Harga ∆G !
2. 5 mol gas ideal dikompresi dari 1 atm sampai 6
atm pada 270C. Hitunglah ∆A ! (Tuti)
Soal :
4. 2. Ketergantungan G pada
Suhu dan Tekanan
G = H – TS
= U + PV – TS
dG = dU + PdV + VdP – TdS – SdT ……..(1)
dimana :
dU = dQ + dW dS = dQ/T dan dW = - PdV
dQ = TdS
Sehingga : dU = TdS – PdV …………...….(2)
5. dG = dU + PdV + VdP – TdS – SdT ……..(1)
dU = TdS – PdV …………...……………..(2)
Pers. (2) disubstitusi ke (1) :
dG = VdP – SdT …………………………(3)
Pada suhu tetap, maka :
dG = VdP ………………………………...(4)
Perubahan energi bebas antara batas P1 dan P2 diperoleh
dengan jalan mengintegralkan persamaan 4 :
6. Bila P1 = 1 atm, maka G1 = G0, sehingga :
G2 = G0 + nRT ln P2 ………………………(5)
Atau secara umum :
G = G0 + nRT ln P …………….(6)
7. 3. Potensial Kimia (µ)
Adalah : perubahan energi bebas akibat
perubahan sejumlah mol zat pada kondisi P, T
tetap.
Dari persamaan (3) :
dG = VdP – SdT …………………(3)
Energi bebas sistem akan berubah oleh tekanan dan
suhu dengan definisi :
8. Perubahan energi bebas sistem akibat P, T dan jumlah mol
komponen bervariasi :
Perubahan energi bebas akibat perubahan mol zat A saja pada saat
P, T dan komponen zat lain tetap dinyatakan dalam persamaan :
dan disebut dengan potensial kimia zat A
atau µA.
9. Sehingga potensial kimia didefinisikan sebagai :
Atau potensial kimia seluruh zat :
Berdasarkan persamaan (6) : G = G0 + nRT ln P
Karena :
Maka : µ = µ0 + RT ln P
10. SOAL
a. Hitung potensial kimia dari O2 pada 270C yang
berada dalam campuran di mana tekanan parsial
adalah :
- 2 atm
- 10 atm
b. Hitung perubahan energi bebas jika 2 mol O2
dipindahkan dari tekanan parsial 10 atm sampai
tekanan parsial 2 atm pada 270C !
11. 4. Energi Bebas Pencampuran
Bila ada 2 gas ideal A dan B secara terpisah, maka
masing-masing memiliki energi bebas sebesar :
dan
Atau bila P0 = 1 atm, maka :
12. Atau dengan nilai potensial kimia sebesar masing-
masing :
dan
Pada saat ke 2 gas belum bercampur, maka total energi
bebasnya : GTBC (energi bebas total belum campur)
adalah :
…..…(1)
13. Setelah bercampur :
dan
Sehingga total energi bebasnya berubah menjadi energi
bebas total setelah campur (GTLC):
…..…(2)
Bila selisih energi bebas setelah campur dan sebelum
campur disebut energi bebas pencampuran ∆Gmix, maka :
14. Karena maka :
∆Gmix = nA RT ln xA + nB RT ln xB
bila sejumlah mol a sebesar nA dan mol b sebesar nB dan
mol total sebesar n, maka fraksi mol A dapat dinyatakan
dalam :
nA = xA n dan nB = xB n
Sehingga : ∆Gmix = nRT xA ln xA + nRT xB ln xB
∆Gmix = nRT (xA ln xA + xB ln xB)
