Energetika
kimia atau termodinamika kimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan energi
yang terjadi dalam proses atau reaksi. Studi ini mencakup dua aspek penting
yaitu penentuan atau perhitungan kalor reaksi dan studi tentang arah proses dan
sifat-sifat sistem dalam kesetimbangan. Bagian alam semesta yang dipilih untuk
penelititan termodinamika disebut sistem, dan bagian alam semesta yang
berinteraksi dengan sistem tersebut disebut dengan keadaan sekeliling
lingkungan dari sistem. Perpindahan energi dapat berupa kalor (q) atau dalam
beberapa bentuk lainnya secara keseluruhan disebut kerja. Perpindahan energi
berupa kalor atau kerja yang mempengaruhi jumlah keseluruhan energi dalam
sistem, yang disebut energi dalam (U).
Sistem
adalah sejumlah zat, campuran zat, atau segala sesuatu yang ada dalam
pengamatan. Lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem. Alam semesta
adalah kumpulan dari beberapa sistem dan lingkungan. Sistem berdasarkan
terjadinya pertukaran energi dengan lingkungan dapat dibedakan menjadi sistem
tersekat, sistem tertutup dan sistem terbuka. Sistem tersekat tidak terjadi
pertukaran baik energi maupun materi. Sistem tertutup hanya terjadi pertukaran
energi. Sedangkan sistem terbuka terjadi pertukaran baik energi maupun materi. Beberapa
proses yang dapat terjadi pada sistem sesuai dengan keadaan adalah proses
isotermal, proses isovolum atau isokhorik, dan proses adiabatik. Proses
isotermal yaitu proses yang berlangsung pada suhu tetap, semua kalor yang
diberikan kepada sistem diubah menjadi kerja. Proses isovolum atau isokhorik
yaitu proses yang tidak mengalami perubahan volume, semua kalor yang masuk
sistem disimpan sebagai energi dalam. Proses adiabatik yaitu proses yang tidak
menyerap atau melepaskan kalor, dan semua energi digunakan untuk menghasilkan
kerja.
Energi
dalam (U) adalah keseluruhan energi potensial dan energi kinetik zat-zat yang
terdapat dalam sistem. Energi dalam merupakan fungsi keadaan, besarnya hanya
tergantung pada keadaan sistem. Setiap sistem mempunyai energi karena
partikel-partikel materi (padat, cair atau gas) selalu bergerak acak dan
beragam disamping itu dapat terjadi perpindahan tingkat energi elektron dalam
atom atau molekul. Bila sistem mengalami peristiwa
mungkin akan mengubah energi dalam. Jika suhu naik menandakan partikel lebih
cepat dan energi dalam bertambah (Syukri, 1999).
Kalor (q)
adalah bentuk energi yang dipindahkan melalui batas-batas sistem, sebagai
akibat adanya perbedaan suhu antara sistem dengan lingkungan. Bila sistem menyerap kalor, q
bertanda positif dan q bertanda negatif bila sistem melepaskan kalor. Kalor (q)
bukan merupakan fungsi keadaan karena besarnya tergantung pada proses.
Kapasitas kalor adalah banyaknya energi kalor yang dibutuhkan untuk mengikatkan
suhu zat 1oC. kapasitas kalor tentu saja tergantung pada jumlah zat.
Kapasitas kalor spesifik dapat disederhanakan, kalor jenis adalah banyaknya
energi kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 gram zat sebesar 1oC. Kalor jenis molar adalah banyaknya energi
kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 mol zat sebesar 1oC.
1.
Sistem
keadaan dan fungsi
Termodinamika menggunakan model abstrak untuk
menggambarkan sistem laboratorium yang menyerupai keadaan sesungguhnya. Ini
memerlukan definisi istilah-istilah termodinamika yang tepat. Banyak
kontratidiksi yang ada disebabkan oleh pemakaian bahasa yang tidak sama atau
tidak tepat. Beberapa istilah mempunyai arti sehari-hari yang berbeda dengan
arti sehari-hari berbeda dengan arti penggunaannya dalam termodinamika.
Suatu sistem adalah bagian dari alam semesta yang menjadi
pusat perhatian langsung dalam suatu eksperimen tertentu. Sistem selalu
mengandung sejumlah materi dan digambarkan oleh parameter-parameter tertentu
yang dikotrol eksperimen itu. Sebagai contoh, gas yang dikurung dalam sebuah
kotak tertutup merupakan sebuah sistem, yang ditandai oleh jumlah mol gas dan
voume kotak yang tertentu. Tetapi molekul-molekul gas dalam suatu tempat
tertentu sebesar 1 ditengah
ruangan dapat juga dianggap sebagai sebuah sistem. Dalam contoh pertama,
batasnya berwujud fisik; dalam contoh kedua, batas tersebut konseptual atau
matematis dan sistem dicirikan dari volume, yang besarnya tertentu, serta dari
jumlah mol gas yang ada di dalamnya, yang bisa berubah-ubah bila sistem
bertukar molekul dengan sekelilingnya. Suatu sistem tertutup adalah
sistem yang penyekatnya memungkinkan memungkinkan aliran tersebut. Jumlah
materi dalam sistem terterbuka penyekatnya memungkinkan aliran tersebut.
Jumlah materi dalam sistem terbuka dapat berubah seiring berjalannya waktu. Bagian sisa dari semesta yang
dapat bertukar energi dengan sistem selama proses diamati ini
berlangsung disebut lingkungan. Sistem dan lingkungan bersama-sama
membentuk semesta termodinamika untuk proses tersebut.
Gambar 1.1 Contoh aplikasi antara sistem dan lingkungan dalam proses termodinamika
Keadaan termodinamika adalah keadaan makroskopik dari suatu sistem di mana
sifat-sifatnya hanya ditentukan oleh peralatan laboratorium yang menjaga
sifat-sifat tersebut pada nilai tertentu yang dipilih dan tidak bergantung pada
waktu. Sebagai contoh, suatu sistem yang mengandung 2 mol gas He dapat
dipertahankan dalam sebuah peralatan silinder berpiston yang menjaga sistem
pada tekanan 1,5 atm, dan alat ini dap[at direndam dalam sebuah bak kalor yang
menjaga suhu sistem pada 298 K. Sifat-sifat P dan T lalu dikatakan dibatasi
masing-masing pada harga 1 atm dan 298 K. Silinder berpiston dan bak kalor
merupakan batasan yang menjaga nilai dari sifat-sifat T dab P yang dipilih.
2.
Keadaan
kesetimbangan
Termodinamika
klasik memberikan penekanan pada kesetimbangan keadaan dan perubahan dari satu
keadaan kesetimbangan ke kondisi yang lain. Sehingga konsep mengenai
kesetimbangan dicapai oleh gaya-gaya yang sama besar dan bekerja berlawanan
arah. Dalam termodinamika, konsep kesetimbangan lebih luas, karena mencankup
tidak saja keseimbangan gaya. Tetapi juga keseimbangan factor berpengaruh
lainnya. Setiap jenis pengaruh berhubungan dengan aspek termodinamika tertentu
atau kesetimbangan secara menyeluruh. Dengan demikian, berbagai jenis
kesetimbangan harus tercapai secara individual untuk terjadinya kesetimbangan
menyeluruh, kesetimbangan mekanis, panas, fase, dan kimia. kriteria untuk
keempat kesetimbangan ini akan dibahas pada bagian berikutnya. Pada saat ini
kita dapat menguji apakah sebuah system berada dalam kesetimbangan
termodinamika dengan prosedur sebagai berikut: isolasi system terhadap
lingkungannya dan amati perubahan pada sifatnya. Jika tidak terjadi perubahan,
kita dapat menyimpulkan bahwa system telah berada dalam kesetimbangan pada saat
diisolasi. System dapat dikatakan berada dalam kesetimbangan (equilibrium
state).
Ketika system
diisolasi, system tidak dapat berinteraksi dengan lingkungannya namun
keadaannya dapat berubah sebagai akibat dari kejadian spontan yang muncul
secara internal, pada saat sifat intensifnya seperti temperatur dan tekanan
menuju suatu nilai yang sama. Ketika seluruh perubahan internal tersebut
berhenti, maka system berada dalam keadaan kestimbangan. Jadi, agar suatu
system dapat setimbang, maka system tersebut harus berfase tunggal atau terdiri
dari sejumlah fase yang tidak memiliki kecendrungan berubah kondisi ketika
seluruh sisitem diisolasi terhadap lingkungannya. Pada kesetimbangan, temperature
di setiap bagian system sama. Demikian pula dengan tekanan yang dapat seragam
di setiap bagian system sama. Demikian pula dengan tekanan yang dapat seragam
di setiap bagian system. Sejauh pengaruh gravitasi tidak penting; sebaliknya
tekanan dapat bervariasi seperti contohnya pada kolom air vertical.
Labels:
kimia,
mata kuliah,
pendidikan
Thanks for reading Pengertian Termodinamika. Please share...!
0 Komentar untuk "Pengertian Termodinamika"