5. 5
Termodinamika
Mempelajari perubahan energi yang menyertai
proses kimia dan fisika. Biasanya berupa
panas (Termo)
Termokimia, mengamati, mengukur, dan
memprediksi (perhitungan) perubahan energi
pada proses kimia.
Penggunaan perubahan energi untuk
menetukan apakah suatu proses dapat
berlangsung pada suatu kondisi tertentu, dan
menetukan perubahan kondisi agar proses
lebih mudah atau jangan terjadi.
6. 6
Hukum Termodinamika Pertama
Energi adalah kapasitas melakukan kerja dan/atau
perpindahan panas.
Energi kinetik adalah energi gerak.
Ekinetik = ½ mv2
Energi potensial energi dipunyai sistem karena posisi
dan komposisi
Jumlah energi total dari universe adalah konstan
Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan
dengan proses fisika atau reaksi kimia biasa
9. 9
Istilah dalam termodinamika
Sistem → materi yang terlibat dalam
perubahan kimia atau fisika
Lingkungan → apa saja yang berada
disekeliling sistem
Universe → sistem dan lingkungan
Keadaan → kondisi yang menentukan
sifat sistem (suhu, tekanan, komposisi,
wujud (gas, cair atau padat))
Fungsi keadaan → P, V, T
10. 10
Perubahan energi dalam, ∆E
Energi dalam adalah semua energi yang
dikandung materi (kinetik, tarik menarik,
tolah menolak, dan lain lain).
Perubahan energi dalam, ∆E, perbedaan
antara energi dalam produk dengan
energi dalam reaktan.
∆E = Eakhir – Eawal = Eproduk – Ereaktan = q + w
q = panas, w = kerja
w = f x d = gaya x jarak
11. 11
Tanda nilai q dan w
q + → Panas diserap sistem
dari lingkungan
q - → Panas dilepaskan
sistem ke lingkungan
w + → Kerja dilakukan
terhadap sistem oleh
lingkungan
w - → Kerja dilakukan oleh
sistem terhadap
lingkungan
Sistem
Lingkungan
w
q+ -
+ -
13. 13
Kerja tekanan-volume
P x V = F/d2
x d3
= Fd = w
Bila tekanan konstan, w = -P∆V = -P(V2 – V1)
Gas mengembang, V2 – V1 > 0 w → ?
Kerja oleh/terhadap sistem?
Gas menyusut (kompres), w → ?
Substitusi -P∆V pada ∆E = q + w
∆E = q - P∆V
Pada volume konstan, tidak ada kerja P∆V, walaupun P berobah,
tidak ada yang bergerak, maka d = 0 dan Fd = 0
∆E = qv
Volume padatan atau cairan tidak berobah oleh perubahan tekanan,
maka pembentukan atau pemakainnya tidak menghasilkan kerja
16. 16
Kerja oleh perubahan n
Hukum gas ideal, P∆V = (∆n)RT
(∆n = nproduk – nreaktan, hanya berupa gas)
∆n = 0, tidak ada kerja
2 NH4NO3(s) → 2 N2(g) + 4 H2O(g) + O2(g)
H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)
2 SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)
Kerja oleh/terhadap sistem?
17. 17
Kalorimetri
Metoda penentuan panas dilepaskan/ diserap
reaksi atau perubahan fisika
• Kalorimeter Bom → volume konstan (∆E = qv)
• Kalorimeter cangkir kopi → tekanan konstan
(∆E = qp)
Pada keduanya berlaku hubungan,
Panas dilepaskan reaksi = panas diterima
kalorimeter + panas diterima air
Konstanta kalorimeter = kapasitas panas
kalorimeter → panas diperlukan kalorimeter
untuk menaikkan suhu 1 o
C.
21. 21
Menentukan konstanta kalorimeter
Kedalam kalorimeter dimasukkan 3000 g air. Kemudian dimasukkan
senyawa yang menghasilkan 9,598 kJ. Suhu naik 0,629 o
C.
Berapa nilai konstanta kalorimeter?
Panas diterima air
= masa air x kapasitas panas air x perubahan suhu
= 3000 g x 4,184 J/g.o
C x 0,629 o
C = 7895 J
Panas diterima kalorimeter
= panas hasil reaksi – panas diterima air
= 9598 J – 7895 J = 1703 J = 1,703 kJ
Kapasitas panas = 1,703 kJ/0,629 o
C = 2,71 kJ/o
C
22. 22
Contoh pemakaian
1,000 g sampel etanol dibakar dalam kalorimeter bom yang berisi
3000 g air. Suhu naik dari 24,284 o
C menjadi 26,225 o
C. Tentukan
nilai ∆E dalam J/g dan kJ/mol etanol.
C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l)
Perubahan suhu = 26,225 o
C - 24,284 o
C = 1,941 o
C
Panas diterima air = 3000 g x 4,184 J/g. o
C x 1,941 o
C = 2,436 x 104
J
= 24,36 kJ
Panas diterima kalorimeter = 2,71 kJ/o
C x 1,941 o
C = 5,26 kJ.
Panas total = 24,36 kJ + 5,26 kJ = 29,62 kJ
Panas reaksi = -29,62 kJ/g etanol x 46,07 g/mol
= - 1365 kJ/mol etanol
23. 23
Problem
1. A 2.00-g sample of hydrazine, N2H4, is burned in a bomb
calorimeter that contains 6.40 x103
g of H2O, and the
temperature increases from 25.00°C to 26.17°C. The heat
capacity of the calorimeter is 3.76 kJ/°C. Calculate ∆E for
the combustion of N2H4 in kJ/g and in kJ/mol.
2. A nutritionist determines the caloric value of a 10.00- gram
sample of beef fat by burning it in a bomb calorimeter. The
calorimeter held 2.500 kg of water, the heat capacity of the
bomb is 1.360 kJ/°C, and the temperature of the calorimeter
increased from 25.0°C to 56.9°C. (a) Calculate the number
of joules released per gram of beef fat. (b) One nutritional
Calorie is 1 kcal or 4184 joules. What is the dietary, caloric
value of beef fat, in nutritional Calories per gram?
24. 24
Kalorimeter cangkir kopi
50,0 ml larutan tembaga(II) sulfat pada suhu 23,35 o
C dicampur
dengan 50 ml larutan NaOH, juga pada 23,35 o
C dalam
kalorimeter cangkir kopi dengan kapasitas panas 24,0 J/ o
C.
Setelah reaksi berlangsung, suhu berobah menjadi 26,65 o
C.
Densiti larutan akhir adalah 1,02 g/ml. Hitung jumlah energi
dibebaskan.
Cu(SO4)(aq) + 2NaOH(aq) → Cu(OH)2(s) + Na2SO4(aq)
Masa larutan = (50+50)ml x 1,02g/ml = 102 g
Panas diserap larutan = 102 g x 4,18 J/g.o
C x (26,65-23,35) o
C = 1,41
x 103
J
Panas diserap kalorimeter = 24,0 J/ o
C x (26,65-23,35) o
C = 79 J.
Jumlah panas diserap = 1,41 x 103
J + 79 J = 1,49 x 103
J.
Jadi jumlah panas dilepaskan = 1,49 kJ.
25. 25
Problem
1. A 5.1-gram piece of gold jewelry is removed from water at
100.0°C and placed in a coffee-cup calorimeter containing 16.9
g of water at 22.5°C. The equilibrium temperature of the water
and jewelry is 23.2°C. The calorimeter constant is known from
calibration experiments to be 1.87 J/°C. What is the specific
heat of this piece of jewelry? The specific heat of pure gold is
0.129 J/g °C. Is the jewelry pure gold?
2. A coffee-cup calorimeter having a heat capacity of 472 J/°C is used to
measure the heat evolved when the following aqueous solutions, both
initially at 22.6°C, are mixed: 100. g of solution containing 6.62 g of
lead(II) nitrate, Pb(NO3)2, and 100. g of solution containing 6.00 g of
sodium iodide, NaI. The final temperature is 24.2°C. Assume that the
specific heat of the mixture is the same as that for water, 4.18 J/g.°C.
The reaction is
Pb(NO3)2(aq) + 2NaI(aq) → PbI2 (s) + 2NaNO3 (aq)
(a) Calculate the heat evolved in the reaction. (b) Calculate the ∆H for
the reaction under the conditions of the experiment.
27. 27
Perubahan Entalpi, ∆H
Perobahan entalpi, ∆H, adalah panas reaksi pada
tekanan tetap.
∆H = ∆E + P∆V
∆E = q + w w = -p∆V
∆H = q + w + P∆V
∆H = qP (pada P dan T konstan)
Reaksi pembakaran etanol,
W = -P∆V = -(∆n)RT = -(-1 mol)(8,314J/mol.K)(298 K)
= +2,48 x 103
J.
∆H = -1365 kJ/mol – 2,48 kJ/mol = -1367 kJ/mol
28. 28
Keadaan Standar
• Tekanan = 1 atm
• Suhu = 25 o
C = 298 K
• Senyawa:
- padatan/cairan → zat murni
- gas → tekanan 1 atm
- larutan → konsentrasi 1 M
Entalpi pembentukan molar standar, ∆Ho
f, adalah jumlah energi
diserap pada reaksi pembentukan satu mol senyawa dari unsur-
unsurnya dalam keadaan standar (Appendix K)
H2(g) + Br2(l) → 2HBr(g) + 72,8 kJ ∆Ho
= - 72,8 kJ/mol
½ H2(g) + ½ Br2(l) → HBr(g) + 36,4 kJ ∆Ho
= - 36,4 kJ/mol
∆Ho
fHBr(g) = - 36,4 kJ/mol
31. 31
Hukum Hess
Perobahan entalpi reaksi akan sama
apakah reaksi itu berlangsung satu tahap
atau dalam beberapa tahap
∆H0
reaksi = ∆H0
A + ∆H0
B + ∆H0
C + ….
Secara umum dalam suatu reaksi
∆H0
reaksi = ∑n∆H0
f produk - ∆H0
f reaktan
