Artikel Termodinamika

1. 1
“Termodinamika“
D
I
S
U
S
U
N
OLEH :
Tio Lyn Sihombing
4163332009
Pendidikan Bilingual Kimia 2016
BILINGUAL CHEMISTRY EDUCATION
FACULTY OF MATHEMATIC AND NATURAL SCIENCE
STATE UNIVERSITY OF MEDAN
2018

2. 2
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Termodinamika membahas tentang sistem keseimbangan (equilibrium),
yang dapat digunakan untuk mengetahui besarnya energi yang diperlukan untuk
mengubah suatu sistem keseimbangan, tetapi tidak dapat dipakai untuk
mengetahui seberapa cepat (laju) perubahan itu terjadi karena selama proses
sistem tidak berada dalam keseimbangan. Suatu sistem tersebut dapat berubah
akibat dari lingkungan yang berada di sekitarnya. Sementara untuk aplikasi dalam
materialnya, termodinamika membahas material yang menerima energi panas atau
energi dalam bentuk yang berbeda-beda.
Dalam termodinamika, terdapat hukum-hukum yang menjadi syarat
termodinamika. Di dalam hukum-hukum tersebut terdapat rumus-rumus yang
berbeda pula, sesuai dengan permasalahan yang ada. Ada Hukum 0
Termodinamika atau biasa disebut sebagai Hukum awal Termodinamika, lalu ada
Hukum 1 Termodinamika, Hukum 2 Termodinamika, dan Hukum 3
Termodinamika.
Di dalam Hukum 1 Termodinamika itu sendiri, menjelaskan tentang energi
yang ada dalam suatu sistem dalam termodinamika. Hukum I Termodinamika
juga menjelaskan tentang entalpi. Entalpi adalah istilah dalam termodinamika
yang menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika
ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja. Entalpi juga merupakan
transfer panas antara sistem dan lingkungan yang ditransfer dalam kondisi tekanan
konstan (isobarik).
Di dalam Hukum II Termodinamika, menjelaskan tentang entropi. Entropi
merupakan suatu ukuran kalor atau energi yang tidak dapat diubah. Dalam Hukum
II Termodinamika, terdapat sistem yang disebut Mesin Carnot/Kalor dan Mesin
Pendingin.

3. 3
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana menjelaskan tentang Entropi tersebut
2. Apa Teori Dasar dari pengertian Entropi
3. Bagaimana bunyi hukum II termodinamika
4. Apa saja aplikasi termodinamika dalam kehidupan sehari-hari
1.3 TUJUAN REKAYASA IDE
1. Dapat memahami apa itu Entalpi
2. Dapat mengetahui Teori Dasar Entalpi
3. Dapat memahami Proses entalpi dalam siklus carnot
4. Dapat mengetahui aplikasi termodinamika dalam kehidupan sehari-hari

4. 4
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Entalpi
Hukum kekekalan energi menjelaskan bahwa energi tidak dapat diciptakan
dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari bentuk energi yang
satu menjadi bentuk energi yang lain. Nilai energi suatu materi tidak dapat diukur,
yang dapat diukur hanyalah perubahan energi (ΔE). Demikian juga halnya dengan
entalpi, entalpi tidak dapat diukur, kita hanya dapat mengukur perubahan entalpi
(∆H).
∆H = Hp – Hr
dengan:
∆H = perubahan entalpi
H p = entalpi produk
Hr = entalpi reaktan atau pereaksi
a. Bila H produk > H reaktan, maka ∆H bertanda positif, berarti terjadi
penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem.
b. Bila H reaktan > H produk, maka ΔH bertanda negatif, berarti terjadi
pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan.
Gambar 1. Perubahan Entalpi pada Sistem

5. 5
2.2 Hukum Hess
Dalam perubahan entalpi, terdapat hukum yang dinamakan Hukum Hess.
Hukum Hess adalah hukum yang menyatakan bahwa perubahan entalpi suatu
reaksi akan sama walaupun reaksi tersebut terdiri dari satu langkah atau banyak
langkah. Perubahan entalpi tidak dipengaruhi oleh jalannya reaksi, melainkan
hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir.
Hukum Hess mempunyai pemahaman yang sama dengan hukum
kekekalan energi, yang juga dipelajari di hukum pertama termodinamika. Hukum
Hess dapat digunakan untuk mencari keseluruhan energi yang dibutuhkan untuk
melangsungkan reaksi kimia. Perhatikan diagram berikut:
Gambar 2. Diagram Hukum Hess
Diagram di atas menjelaskan bahwa untuk mereaksikan A menjadi D,
dapat menempuh jalur B maupun C, dengan perubahan entalpi yang sama
(ΔH1 +ΔH2 = ΔH3 + ΔH4).
Jika perubahan kimia terjadi oleh beberapa jalur yang berbeda, perubahan
entalpi keseluruhan tetaplah sama. Hukum Hess menyatakan bahwa entalpi
merupakan fungsi keadaan. Dengan demikian H untuk reaksi tunggal dapat
dihitung dengan:
ΔHreaksi = Σ Hf(produk) - Σ ΔHf(reaktan)
Jika perubahan entalpi bersih bernilai negatif (ΔH < 0), reaksi tersebut
merupakan eksoterm dan bersifat spontan. Sedangkan jika bernilai positif (ΔH >
0), maka reaksi bersifat endoterm.

6. 6
Perhatikan diagram berikut:
90,1 KJ
- 483,6 KJ - 393,5 KJ
Pada diagram di atas, jelas bahwa jika C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) direaksikan
menjadi CO2 (g) + 2H2 (g) mempunyai perubahan entalpi sebesar -393,5 kJ.
Walaupun terdapat reaksi dua langkah, tetap saja perubahan entalpi akan selalu
konstan (-483,6 kJ + 90,1 kJ = -393,5 kJ).
 Ketergantungan H dengan temperatur
Pada umumnya entalpi reaksi tergantung pada temperatur walaupun dalam
banyak reaksi ketergantungan ini sangat kecil sehingga sering diabaikan.
ΔH untuk reaksi aA + bB → cC + dD
ΔH = c HC +d HD – a HA – b HB
Bila persamaan tadi didefinisikan terhadap temperatur pada tekanan tetap
didapatkan : A B
𝑑(∆𝐻)
𝑑(𝑇)
= 𝑐
𝑑𝐻𝐶
𝑑𝑇
+ 𝑑
𝑑𝐻𝐷
𝑑𝑇
− 𝑎
𝑑𝐻𝐴
𝑑𝑇
− 𝑏
𝑑𝐻𝐵
𝑑𝑇
Ingat bahwa :
(
𝑑(∆𝐻)
𝑑𝑇
) 𝑝 = 𝐶𝑝
(
𝑑(∆𝐻)
𝑑𝑇
) 𝑝 = 𝑐𝐶𝑝 + 𝑑𝐶𝑝𝐷 − 𝑎𝐶𝑝𝐴 − 𝑏𝐶𝑝𝐵 = ∆𝐶𝑝
C(s) + 2 H2O(g) CO2(g) + 2 H2(g)
C(s) + 2 H2O(g) + O2(g)

7. 7
2.3 Hukum II Termodinamika
Hukum kedua termodinamika berkaitan dengan apakah proses-proses yang
dianggap taat azas dengan hukum pertama, terjadi atau tidak terjadi di alam.
Hukum kedua termodinamika seperti yang diungkapkan oleh Clausius
mengatakan, “Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan
efek lain, selain dari menyampaikan kalor secara kontinu dari sebuah benda ke
benda lain pada temperatur yang lebih tinggi".
Bila ditinjau siklus Carnot , yakni siklus hipotesis yang terdiri dari empat
proses terbalikkan: pemuaian isotermal dengan penambahan kalor, pemuaian
adiabatik, pemampatan isotermal dengan pelepasan kalor dan pemampatan
adiabatik; jika integral sebuah kuantitas mengitari setiap lintasan tertutup adalah
nol, maka kuantitas tersebut yakni variabel keadaan, mempunyai sebuah nilai
yang hanya merupakan ciri dari keadaan sistem tersebut, tak peduli bagaimana
keadaan tersebut dicapai. Variabel keadaan dalam hal ini adalah entropi.
Perubahan entropi hanya gayut keadaan awal dan keadaan akhir dan tak gayut
proses yang menghubungkan keadaan awal dan keadaan akhir sistem tersebut.
Hukum kedua termodinamika dalam konsep entropi mengatakan, "Sebuah
proses alami yang bermula di dalam satu keadaan kesetimbangan dan berakhir di
dalam satu keadaan kesetimbangan lain akan bergerak di dalam arah yang
menyebabkan entropi dari sistem dan lingkungannya semakin besar".
2.4 Mesin Kalor
Mesin kalor atau yang biasa disebut dengan mesin carnot adalah suatu alat
yang menggunakan panas/kalor (Q) untuk dapat melakukan kerja (W). Alat ini
tidak ideal, pasti ada kalor yang terbuang walaupun hanya sedikit. Ada beberapa
ciri khas yang menggambarkan mesin kalor, yaitu :
 Kalor yang dikirimkan berasal dari tempat yang panas (reservoir panas)
dengan temperatur tinggi lalu dikirimkan ke mesin.
 Kalor yang dikirimkan ke dalam mesin sebagian besar melakukan kerja
oleh zat yang bekerja dari mesin, yaitu material yang ada di dalam mesin
melakukan kerja.

8. 8
 Kalor sisa dari input dibuang ke temperatur yang lebih rendah yang
disebut reservoir dingin
Gambar 3. Skema Mesin Kalor
Mesin kalor bekerja menurut siklus carnot, siklus carnot bekerja dalam 4
tahap proses, tetapi hanya isotermal dan adiabatik.
Gambar 4. Siklus Carnot
 Tahap pertama yaitu isotermal reversibel secara ekspansi atau penurunan
tekanan, dengan melakukan kerja (W) dari keadaan A sampai B
𝑄 = 𝑊
QH = Wab=nRTH ln
𝑉𝑏
𝑉𝑎

9. 9
 Tahap kedua yaitu adiabatik reversibel secara ekspansi, dengan melakukan
kerja (W) dari keadaan B sampai C
W = -∆𝑈 = −𝑛 ∫ 𝐶𝑣𝑑𝑇
𝑇2
𝑇1
W = CV ( T1 − T2) = CV (TH − TC)
 Tahap ketiga yaitu isotermal reversibel secara kompresi atau penaikan
tekanan, dengan melakukan kerja (W) dari keadaan C sampai D
 Tahap keempat yaitu adiabatik reversibel secara kompresi, dengan
melakukan kerja (W) dari keadaan D kembali ke A
Ketika sistem tersebut melakukan siklus, tak ada perubahan energi dalam
sistem. Itu sesuai dengan Hukum I Termodinamika
∆𝑈 = 𝑄 − 𝑊 Q = QH + QC = QH − QC
0 = Q − W W = Q = QH + QC
Q = W W = QH − QC
QH : besarnya input kalor
QC : besarnya kalor yang dibuang
W : kerja yang dilakukan
Dalam mesin carnot, ada yang dinamakan efisiensi mesin. Efisiensi dari
suatu mesin didefinisikan sebagai perbandingan antara kerja yang dilakukan (W)
dengan kalor yang masuk (QH).
W = QH − QC → 𝑛 =
𝑊
QH
=
QH − QC
QH
= 1 −
QC
QH
2.5 Entropi
Entropi merupakan sifat keadaan suatu sistem yang menyatakan tingkat
ketidak teraturan, berkaitan dengan jumlah keadaan mikro yang tersedia bagi
molekul sistem tersebut. entropi juga dapat didefinisikan sebagai kecenderungan
sistem untuk berproses ke arah tertentu. Entropi dapat dihasilkan, tetapi tidak
dapat dimusnahkan.
Entalpi tidak dapat memprediksi apakah reaksi spontan atau tidak. Tetapi
Hukum II Termodinamika menyatakan bahwa total entropi sistem dan
lingkungannya selalu bertambah untuk proses spontan. Entropi meningkat seiring

10. 10
dengan kebebasan dari molekul untuk bergerak.entropi dilambangkan dengan
huruf (S).
S(g) > S(l) > S ( s)
Gambar 5. Besar Entropi pada Padat, Cair, dan Gas
2.6 Perbedaan Entalpi Dan Entropi
Apa perbedaan antara Entalpi dan entropi?
1. Entalpi adalah perpindahan kalor berlangsung dalam tekanan konstan.
Entropi memberikan gambaran tentang keacakan suatu sistem.
2. Dalam reaksi, perubahan entalpi bisa positif atau negatif. Reaksi spontan
terjadi dalam rangka untuk meningkatkan entropi universal.
3. Entalpi adalah energi yang dilepaskan atau diserap selama reaksi.
4. Entalpi terkait dengan hukum pertama termodinamika yang mengatakan,
“Energi dapat tidak diciptakan atau dihancurkan.” Tapi entropi secara
langsung berkaitan dengan hukum kedua termodinamika.
2.7 Aplikasi Termodinamika Dalam Kehidupan Sehari-hari
Hukum termodinamika telah berhasil diterapkan dalam penelitian tentang
proses kimia dan fisika. Hukum pertama termodinamika didasarkan pada hukum
kekekalan energi. Hukum kedua termodinamika berkenaan dengan proses alami
atau proses spontan dimana fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi ialah
entropi, yang merupakan ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Hukum kedua ini
menyatakan bahwa untuk proses spontan, perubahan entropi semesta haruslah
positif. Sedangkan hukum ketiga termodinamika memungkinkan untuk

11. 11
menentukan nilai entropi mutlak (Chang, 2002: 165). Berikut beberapa contoh
aplikasi termodinamika yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari :
1. Air Conditioner (AC)
Sistem kerja AC terdiri dari bagian yang berfungsi untuk
menaikkan dan menurunkan tekanan supaya penguapan dan penyerapan
panas dapat berlangsung.
2. Rice Cooker
Pada rice cooker, energi panas ini dihasilkan dari energi listrik.
Suatu cairan akan menguap bila tekanan uap gas yang berasal dari cairan
adalah sama dengan tekanan dari cairan ke sekitarnya (Puap = Pcair).
3. Dispenser
Pemanas air Proses pemanasan air terjadi pada saat air masuk
kedalam tabung pemanas. Tabung pemanas merupakan tabung yang
terbuat dari logam yang disekitar tabung tersebut dikelilingi oleh elemen
pemanas, sehingga ketika air mengalir dari tampungan menuju tabung
pemanas sensor suhu yang ada pada tabung pemanas akan memicu elemen
pemanas untuk bekerja, suhu tinggi yang dihasilkan elemen pemanas
diserap oleh air yang suhunya lebih rendah, setelah suhu air dalam tabung
pemanas tinggi maksimal sensor suhu yang ada pada tabung pemanas akan
memutuskan arus listrik pada elemen pemanas, pada saat elemen pemanas
menyala lampu indikator pemanas menyala dan pada saat elemen pemanas
mati lampu indikator pemanas mati.
4. Es didalam gelas yang menyebabkan terjadi pengembunan diluar gelas,
padahal terpisahkan oleh medium gelas (glass) yang memisahkan
permukaan luar dan permukaan dalam. Proses timbulnya air pada
permuakaan gelas itu menandakan adanya suatu sistem yang terjadi pada
perstiwa ini, sistem yang terjadi adalah bahwa udara yang ada di sekeliling
gelas mengandung uap air.Ketika gelas diisi es, gelas menjadi dingin.
Udara yang bersentuhan dengan gelas dingin ini akan turun suhunya. Uap
air yang ada di udara pun ikut mendingin. Jika suhunya sudah cukup
dingin, uap air ini akan mengembun membentuk tetes-tetes air di bagian
luar gelas. Hal ini merupakan peristiwa termodinamika yang sesuai dengan

12. 12
hukum termodinamika yang ke dua yang berbunyi Berikut “Hukum kedua
termodinamika terkait dengan entropi.
5. Pada alat rumah tangga tersebut terdapat aplikasi hukum I termodinamika
dengan sistem terisolasi. Dimana tabung bagian dalam termos yang
digunakan sebagai wadah air, terisolasi dari lingkungan luar karena adanya
ruang hampa udara di antara tabung bagian dalam dan luar. Maka dari itu,
pada termos tidak terjadi perpindahan kalor maupun benda dari sistem
menuju lingkungan maupun sebaliknya.2. Mesin kendaraan bermotor Pada
mesin kendaraan bermotor terdapat aplikasi termodinamika dengan sistem
terbuka. Dimana ruang didalam silinder mesin merupakan sistem,
kemudian campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam silinder, dan
gas buang keluar sistem melalui knalpot.

13. 13
BAB III
PENUTUP
3.1 KESIMPULAN
Hukum kekekalan energi menjelaskan bahwa energi tidak dapat diciptakan
dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari bentuk energi yang
satu menjadi bentuk energi yang lain. Dalam perubahan entalpi, terdapat hukum
yang dinamakan Hukum Hess. Hukum Hess adalah hukum yang menyatakan
bahwa perubahan entalpi suatu reaksi akan sama walaupun reaksi tersebut terdiri
dari satu langkah atau banyak langkah. Hukum kedua termodinamika berkaitan
dengan apakah proses-proses yang dianggap taat azas dengan hukum pertama,
terjadi atau tidak terjadi di alam. Hukum kedua termodinamika seperti yang
diungkapkan oleh Clausius mengatakan, “Untuk suatu mesin siklis maka tidak
mungkin untuk menghasilkan efek lain, selain dari menyampaikan kalor secara
kontinu dari sebuah benda ke benda lain pada temperatur yang lebih tinggi".

14. 14
DAFTAR PUSTAKA
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_sma1/kelas-2/entalpi perubahan -
entalpi-%CE%B4h/
http://www.ilmukimia.org/2014/08/hukum-hess.html
http://www.ilmukimia.org/2013/02/entropi.html
http://ppmplp.files.wordpress.com/2010/10/4-entropi-spontanitas-reaksi.ppt
http://hikam.freevar.com/kuliah/termo/pdf_bab/thmd04.pdf
http://anandaputriap.blogspot.co.id/2015/03/aplikasi-termodinamika-di-
kehidupan_15.html