PERUMUSAN HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

PERUMUSAN HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

Keseluruhan energi potensial dan energi kinetik zat-zat yang terdapat dalam suatu sistem, disebut energi dalam, U.

ENERGI DALAM merupakan fungsi keadaan karena besarnya hanya bergantung pada keadaan sistem.

Bila dalam suatu perubahan sistem menyerap sejumlah (kecil) kalor, δq, dan melakukan kerja (kecil), δw, maka sistem akan mengalami perubahan energi dalam, dU, sebesar

dU = δq + δw..……………………(7)

untuk perubahan yang besar pada suatu sistem dari keadaan 1 (energi dalam U1) ke

keadaan 2 (energi dalam U2), maka akan terjadi perubahan energi dalam (ΔU),

sebesar

ΔU = U2 - U1……………………(8)

sehingga diperoleh

U2 - U1 = q + w.………………(9)

ΔU = q + w…………………..(10)

Persamaan (10) merupakan bentuk matematik dari hukum pertama termodinamika. Menurut ungkapan ini, energi suatu sistem dapat berubah melalui kalor dan kerja. Bila kerja yang dilakukan oleh sistem hanya terbatas pada kerja ekspansi (misalnya pada kebanyakan reaksi kimia), maka persamaan (10) dapat diubah menjadi

dU = δq – p dV.……..…………(11)

pada volume tetap, dV = 0,

maka : dU = δq.………………….. (12)

atau untuk perubahan besar,

ΔU = q………………………. (13)

Menurut persamaan (13) perubahan energi dalam adalah kalor yang diserap oleh sistem bila proses berlangsung pada volume tetap.

1.       Fungsi Entalpi dan Perubahan Entalpi

Kebanyakan reaksi-reaksi kimia dilakukan pada tekanan tetap yang sama dengan tekanan atmosfir.

Dalam hal ini, bila pada persamaan (11) dU = δq – p dV

diintegrasikan (di mana p ialah tekanan sistem), Akan diperoleh

U₂ – U₁ = q - p(V₂ - V₁)…………………..(14)

dan karena

p₁ = p₂ = p, maka

(U₂ + p₂V₂) - (U₁ + p₁V₁) = q…………… (15)

oleh karena U, p dan V adalah fungsi keadaan, maka (U + pV) juga merupakan fungsi keadaan.

Fungsi ini disebut ENTALPI, H,

H=U+pV .

Jadi, menurut persamaan (15),

H₂ - H₁ = q

ΔH = q………………...(16)

Berdasarkan hasil ini dapat dikatakan bahwa :

KALOR YANG DIPERTUKARKAN ANTARA SISTEM DAN LINGKUNGAN PADA TEKANAN TETAP BESARNYA SAMA DENGAN PERUBAHAN ENTALPI SISTEM.

Mengingat entalpi, H merupakan fungsi keadaan, maka perubahan entalpi, ΔH, hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir sistem.

Pada reaksi – reaksi kimia, ΔH adalah kalor reaksi pada tekanan tetap.