pembahasan Hukum Termodinamika

1.      a. Jelaskan konsep dasar Hukum Termodinamika II!

b. Jelaskan bagaimankah ketidaksamaan Clausius!

2.      Bagaimanakah hubungan antara Hukum Termodinamika I dan II!

3.      Tentukan entalpi penguapan molar dari karbon tetraklorida yang titik didihnya 76,7^oC sesuai aturan Trouton!

4.      Tentukan ∆S dari penguapan 1 mol air pada 100^oC yang mempunyai kalor 40.700 J/mol!

5.      Tentukan perubahan entropi suatu gas Argon pada temperatur 25^oC dan tekanan 1 atm dalam wadah dengan volume 500 cm³ yang dimampatkan hingga 50 cm³ dan didinginkan sampai -25^oC!

6.      Entalpi transisi fase grafit -> intan yang pada tekanan 1 atm pada temperatur 2000 K adalah 1,9 kJ/mol. Tentukan perubahan transisi entropi tersebut!

1.      a. Konsep Dasar Hukum Termodinamika II

Hukum Termodinamika II menyatakan bahwa kondisi-kondisi alam selalu mengarah kepada ketidakteraturan; seluruh alam semesta bergerak menuju keadaan yang semakin tidak teratur, tidak terencana. Secara filosofis, pada kehidupan sehari-hari dalam suatu sistem tertutup tanpa campur tangan dari luar mengakibatkan ketidakteraturan akan semakin bertambah dalam proses yang berlangsung spontan. Entropi alam semesta merupakan entropi lingkungan dan entropi sistem, entropi digunakan untuk menyatakan ketidakteraturan.

∆S univ = ∆S sur + ∆S sys > 0

      b. Ketidaksamaan Clausius

Secara umum, perubahan keadaan disertai dengan perubahan entropi sistem (dS) dan perubahan entropi lingkungannya (dS’). Perubahan entropi keseluruhan bernilai lebih dari nol karena prosesnya mungkin tak reversibel:

dS + dS’ ≥ 0     atau     dS ≥ -dS’

Karena  dengan dq adalah kalor yang diberikan kepada sistem, maka untuk setiap perubahan 

2.      Hubungan Hukum Termodinamika I dan II

Pada Hukum Termodinamika I, pada sistem tertutup perubahan energi dalam setara dengan panas yang diberikan pada sistem (q) dan kerja yang dilakukan terhadap sistem (w):

dU = dq + dw       atau     ∆U = q + w ……………………………… (1)

dimana kerja yang dilakukan sistem:

dw = - P. dV ………………………………………………………… (2)

Pada Hukum Termodinamika II, besarnya entropi setara dengan kalor dan berbanding terbalik dengan suhu:

     atau     dq = T . dS ………………………………………. (3)

dari persamaan (1), (2), dan (3) didapatkan hubungan sebagai berikut:

dU = dq + dw

dU = T . dS – P . dV

Persamaan tersebut berlaku pada segala perubahan reversibel dan irreversibel dari sistem tertutup. Penggabungan Hukum Termodinamika I dan II disebut Persamaan Fundamental.

3.      Diketahui:

Tb = 76,7^oC = 349,7 K

Ditanya:

∆H vap CCl₄ = ?

Jawab:

∆H vap      = Tb × 85 J K^-1 mol^-1

                  = 349,7 K × 85 J K^-1 mol^-1

                  = 29,665 kJ/mol

4.      Diketahui:

n H₂O = 1 mol

T = 100^oC = 373 K

q = 40.700 J/mol

Ditanya:

∆S penguapan = ?

Jawab:

 

     

     = 109,12 J K^-1 mol^-1

5.      Diketahui:

T_i = 25^oC = 298 K

P = 1 atm

V_i = 500 cm³ = 500 . 10^-3 L

V_f = 50 cm³ = 50 . 10^-3 L

T_f = -25^oC = 248 K

Ditanya:

∆S gas argon = ?

Jawab:

P . V                      = n . R . T

1 atm . 0,5 L          = n . 8,206 . 10^-2 L atm K^-1 mol^-1 . 298 K

0,5                         = 24,45 n mol^-1

n                           

  

n                           

 = 0,0204 mol

∆S total     = ∆S₁ + ∆S₂

                  = -0,39 J K^-1 + (-0,047 J K^-1)

                  = -0,437 J K^-1

6.      Diketahui:

P = 1 atm

T = 2000 K

∆H trans = 1,9 kJ/mol

Ditanya:

∆S trans = ?

Jawab: