Energetika kimia

ENERGETIKA KIMIA

Energetika kimia: Mempelajari energi dari Reaksi kimia

Termodinamika: cabang fisika yg mempejari hubungan antara kalor dan energi lain

Stoikiometri: Hubungan kuantitatif massa zat dlm reaksi kimia

Hk.I Termod.: Hubungan kalor (q), enegi dalam (E), & kerja (w)

Hk .II Termod. : Arah dari proses spontan

Termokimia: Penerapan Hk.I Termod. pada proses kimia

Yaitu: mempelajari energi yang dilepaskan atau diabsorbsi oleh suatu reaksi kimia

Energi bukan benda yg dapat ditimbang, tetapi kemampuan yg dimilki setiap benda, kemampuan untuk melakukan kerja

Hukum I Termodinamika

Konsep-konsep penting dalam termodinamika

1. Sistem: segala sesuatu yg mnjadi pusat perhatian (dipelajari)

Mis: tata surya, segelas air teh, senyawa, unsur, molekul, atom2. lingkungan: semua yg berada diluar sistem

3. Alam semesta: sistem + lingkungan

Sistem Lingkungan

Energi

Energi

Energi berupa kalor (panas) & kerja


Lingkungan dan sistem dibatas oleh dinding

4. Keadaan setimbang: tidak terjadi perubahan yg berarti antara sistem dan lingkungan ketika keduanya mengadakan kontak

Dua jenis dinding sistem: 1. Diatermal (tembus energi), & 2. Adiatermal (tidak tembus energi) Tiga jenis sistem: 1. Sistem terbuka (terjadi pertukaran materi dan energi) 2. Sistem tertutup (hanya terjadi pertukaran energi) 3. Sistem terisolasi (dinding adiatermal)

Tiga macam kesetimbangan: kesetimbangan mekanik: termal dan listrik

Kesetimbangan mekanik: terjadi bila sistem tdk mempunyai energi mekanik. Cth. Tekanan dalam pompa sama dengan tekanan udara luar

Kesetimbangan termal: energi yg masuk & keluar sistem sama jumlahnya

Kesetimbangan listrik: postensial listrik sistem sama dengan potensial listrik lingkungan.


5. Kalor: energi mekanik akibat gerakan partikel

Kalor dapat berpindah dari sistem ke lingkungan

Jika sistem berdinding diatermal, & suhunya lebih besar dari suhu lingkungan, maka kalor akan keluar sistem

Tiga Perindahan kalor: a. radiasi; b. konveksi, & c. konduksi

6. Kerja: bentuk lain dari energi yang disebabkan oleh kontak mekanik antara sistem dan lingkungan

Radiasi: disebabkan oleh gerakan foton berupa gelombang elektromagnetik (cth. Kalor dari sinar matahari )

Konveksi: aliran kalor disebabkan oleh gerakan partikel materi (cth. Aliran molekul gas atau cairan)

Konduksi: aliran kalor disebabkan oleh tumbukan partikel materi secara sambung menyambung. (cth. Aliran panas pada sebatang logam

Catatan: Kalor dan kerja merupakan bentuk perpindahan energi antara sistem dan lingkungan


7. Energi dalam (E): Jumlah total energi semua partikel dalam sistem

Perubahan energi dalam sistem disebabkan oleh aliran kalor yg masuk atau keluar sistem, dan kerja yang dilakukan atau dikenakan pada sistem

Bila sistem mengalami peristiwa: energi dalam berubah (E1 ke E2)

Jika suhu naik kecepatan partikel meningkat E ber +

Jika suhu turun E berkurang

aliran kalor dapat dilihat dari perubahan suhu dalam sistem

Jadi: Kalor (q) & Kerja (w) berkontribusi pada perubahan energi dalam (ΔE) dari sistem

Secara matematik: ΔE = q + W

Hk I Termodinamika

HUKUM I TERMODINAMIKA

Beberapa hal yang perlu anda pahami:1. Kalor (q) yang masuk ke dalam sistem bertanda positif (+),

sedangankan kalor yg keluar dari sistem bertanda negatif

2. Kerja (w) bertanda negatif (-) jika sistem melakukan kerja : ditandai dengan volume sistem bertambah (ekspansi). Sebaliknya, w bertanda positif (+) jika lingkungan melakukan kerja terhadap sistem (kompresi)


W = - P (V2-V1)

Ket. Kerja ( l. atm), V1 volume awal (l), V2 = volume akhir (l) P = tekanan (atm).

P untuk eskpansi adalah Pex: w = - Pex (V2 – V1)

P untuk kompresi adalah Pin: w = - Pin (V2 – V1)


BEBERAPA KEADAAN YANG DAPAR TERJADI


1. Kerja dilakukan terhadap sistem (lingkungan melakukan kerja) tanpa perpindahan kalor: Maka: ΔE = …

2. Terjadi pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan tanpa melakukan kerja:

Maka: ΔE = …


Catatan:

Bila sistem kemasukan energi, maka lingkungan kehilangan E

Dalam proses manapun, kalor (q) yang ditambahkan ke dalam sistem diambil dari lingkungan


Jadi. wsis = - wling

kerja yang dilakukan terhadap sistem, dilakukan oleh lingkungan

Jadi. qsis = - qling

ΔEsis = - ΔEling Perubahan energi total dari semesta termodinamika (sistem ditambah linkungannya) adalah:

ΔEsemesta = ΔEsis + ΔEling = 0

Hk 1 Termodinamika: Energi alam semesta konstan


Contoh:1. Suatu sistem melepaskan kalor sebanyak 100 kal dan melakukan kerja 10 l. atm. pertanyaan: a. Hitunglah kerja (w), kalor (q), & ΔE dari sistem dalam satuan Joule! b. Hitunglah kerja (w), kalor (q), & ΔE dari lingkungan dalam satuan Joule!


1 kal = 4,184 J ; 1 J = 0,24 kal1 l. atm = 101,325 J


Contoh:2. Suatu sistem gas degan volume 15 l menyerap kalor sebanyak 250 kal

sehingga berekspansi melawan tekanan udara luar sebesar 1 atm sampai volume gas mencapai 30 l.

Hitunglah kerja (w), & ΔE dari sistem dalam satuan Joule!


1 kal = 4,184 J ; 1 J = 0,24 kal1 l. atm = 101,325 J


Contoh:3. Sebanyak 48 g gas O2 (suhu 20 oC dan tekanan 4 atm berekspansi

melawan udara luar ( P = 1 atm) sehingga volume akhir menjadi 20 l, dan energi dalam sistem menurun 100 kal. Tentukan kerja (w) dan kalor (q) dari sistem.


1 kal = 4,184 J ; 1 J = 0,24 kal1 l. atm = 101,325 J


Contoh:4. Sebanyak 6 g gas H2 (suhu 27 oC dan tekanan 2 atm dikompresi

sehingga volume akhir menjadi 30 l, dan energi dalam sistem meningkat 40 kal. Tentukan kerja (w) dan kalor (q) dari sistem.


1 kal = 4,184 J ; 1 J = 0,24 kal1 l. atm = 101,325 J


Jenis-Jenis Proses Pertukaran Energi antara sistem dan Lingkungan


1. Proses Isotermal (suhu tetap): T1 = T2

Energi dalam tetap: ΔE = 0; jadi: q = - W 2. Proses Isovolum (volume tetap): V1 = V2

Tidak ada kerja yang dilakukan atau w = 0 : jadi: ΔE = q

3. Proses adiabatik: tidak ada kalor yg dipertukarkan (q = 0); ΔE = w

5. Gas H2 dalam suatu wadah dengan dinding kuat di beri kalor sebesar 200 kal. Tentukan perubahan energi dalam

Contoh masalah:

6. Hitung kerja yang dilakukan oleh 8 g gas O2 ( 1 atm, 0 oC) yang berubah menjadi 30 oC & 1 atm. Kemudian hitung ΔE bila prosesnya adiabatik!

Jenis –Jenis Kalor

1 Kalor = ….. 1 kal /g. oC

Kapasitas Kalor = …..

Kapasitas Kalor spesifik (kalor jenis) = …..

Kapasitas Kalor spesifik molar = …..

Menggunakan Kalorimeter

Penentuan Entalpi Reaksi dengan Percobaan

Hukum Hess

ΔH1 = ΔH2 + ΔH3

a = b + c

Menentukan ΔH dgn Hukum Hess

Hukum Hess

Jawab:

Jawab:

Hukum Hess

Jawab:

Kalor Pembentukan Standar

Misalnya Pembentukan AB dari unsur A dan BEntalpi mutlak A = 4 ; B = 6;dan AB = 15

Hasil Perjanjian Disepakati bahwa:

Kalor Pembentukan StandarContoh:

Kalor Pembentukan Senyawa

Contoh

Contoh

Contoh

Kalor Pembentukan Standar

Menghitung Kalor Reaksi dengan energi Ikatan

ENERGETIKA KIMIA

TERIMA

KASIH

Education

Energetika kimia