Sifat-sifat energi dalam kehidupan kita tidak dapat
diciptakan oleh manusia, dan manusia juga tidak bisa memusnahkannya inilah maka
energi disebut bersifat kekal. Kita mungkin tidak menyadarinya bahwa setiap
hari menggunakan energi untuk melakukan aktivitas apapun juga. Bahkan untuk
melihat, kita juga memerlukan energi. Karena ketika mata kehabisan energi, maka
mata akan merasakan lelah dan tidak dapat melakukan aktivitasnya dengan baik. Dan ini juga berlaku pada anggota tubuh yang lainnya.
Energi dalam kehidupan kita sangat besar manfaatnya, dan
kita bisa menambah energi dalam tubuh yang telah berkurang setelah melakukan
aktivitas seharian. Adapun cara yang kita gunakan untuk menambah energi ini
antara lain makan, minum, tidur dan istirahat ringan. Dengan melakukan hal ini
maka energi akan muncul kembali dalam tubuh kita, dan kita bisa melakukan
aktivitas dengan baik.
Sifat-sifat energi yang bisa kita pelajari secara umum
misalnya adalah transformasi energi. Apakah kita juga memanfaatkannya? Ya, Jika
kita lihat artinya yaitu energi dapat diubah dalam bentuk lain. Ini bisa kita
contohkan pada energi listrik yang bisa diubah menjadi energi panas, atau
energi panas yang bisa diubah menjadi energi mekanik mesin. Kemudian oleh
manusia energi ini digunakan untuk melakukan sesuatu yang bermanfaat untuk
kehidupannya.
Sifat lainnya adalah transfer energi, yaitu energi panas
yang bisa ditransfer atau dipindahkan dari tempat satu ke tempat lainnya. Atau
bisa juga dari benda atau materi satu ke benda lainnya. Sifat lainnya adalah
bahwa energi dapat berpindah dari benda satu ke benda lainnya. Perpindahan ini
terjadi melalui gaya yang kemudian menyebabkan adanya pergeseran yang sering
kita dengar dengan sebutan energi mekanik.
Sifat-sifat energi yang terdapat pada energi panas antara
lain tidak berbau, tidak terlihat, tidak terdengar namun dapat berpindah.
Setiap energi memiliki sifatnya masing-masing, dan ini juga yang terjadi pada
energi bunyi. Energi bunyi sendiri bisa kita artikan sebagai energi yang
ditimbulkan dari benda yang memiliki bunyi atau mengeluarkan bunyi. Sejak SD
kita tahu bahwa bunyi adalah hasil dari getaran kuat suatu benda, dan hasil dari
getaran benda inilah yang memiliki energi.
Sedangkan sifat dari energi bunyi ini adalah dapat berpindah
dari tempat satu ke tempat lain. Sedangkan cara untuk berpindah adalah merambat
melalui media yang ada di sekitarnya seperti benda-benda yang ada di sekitar
benda tersebut. Sifat lain dari energi bunyi adalah dapat di serap, dan juga
dapat dipantulkan.
Sifat-sifat energi pada energi kinetik yang biasa kita lihat
adalah terdapat pada dinamo sepeda. Adanya putaran roda pada sepeda ini dapat
memutar dinamo yang kemudian dapat menghasilkan energi listrik yang bisa
bermanfaat untuk menyalakan lampu pada sepeda. Karena energi kinetik sendiri
bisa kita definisikan sebagai energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak,
maka ini juga terdapat pada angin yang menggerakkan kincir. Kincir ini kemudian
dapat bermanfaat sebagai penggerak turbin, dan kemudian dari pergerakan ini
menghasilkan listrik dan banyak sekali manfaat dari listrik untuk kehidupan
manusia.
Sedangkan sifat-sifat energi potensial dapat kita lihat pada
contoh energi potensial itu sendiri, seperti busur panah yang teregang,
ketapel, per yang teregang dan masih banyak lagi. Energi potensial yang ada
dalam per biasa disebut sebagai energi potensial pegas. Energi potensial
sendiri merupakan sebuah energi yang tersimpan dalam suatu benda. Contohnya
saja ketapel, ketapel yang diregangkan memiliki energi potensial dan energi
tersebut sewaktu-waktu dapat dilepaskan.
Energi kimia merupakan energi yang tersimpan dalam
bahan-bahan kimia. Anda bisa melihat beberapa sifat dari energi jenis ini
berdasarkan dari contoh energi kimia itu sendiri, seperti aki, bahan bakar,
makanan dan lainnya. Sebagian besar bahan kimia tersebut bisa digunakan untuk
menghasilkan dan menghantarkan energi listrik.
Jika masih bingung mengenai energi cahaya, Anda bisa
melakukan percobaan yaitu meletakkan kapas di bawah lensa cembung yang terkena
sinar matahari. Apa yang akan terjadi? Pastinya kapas tersebut akan terbakar,
mengapa demikian? Ini karena sifat energi cahaya yang dikumpulkan oleh lensa
cembung dapat memanaskan kapas sampai terbakar.
Energi listrik juga dapat menghasilkan arus listrik yang
dapat menjalankan beberapa benda yang membutuhkan arus listrik, seperti pompa
air listrik, kipas angin, motor listrik, setrika, dan masih banyak lagi. Energi
listrik sendiri adalah energi yang tersimpan dalam benda yang memiliki muatan
energi listrik.
Masih banyak lagi sifat energi yang bisa dimanfaatkan dengan
baik dan memberikan banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Meskipun masih
banyak di antara kita yang tidak menyadari adanya manfaat dari mengelola sifat
energi dengan baik, namun secara alami manusia dapat menerapkan dengan baik dan
belajar untuk selalu melakukan yang terbaik dalam mewujudkan dan memanfaatkan
sifat-sifat energi.
2. Perubahan Energi dalam Reaksi Kimia
Perubahan energi yang terjadi selama reaksi kimia sebagai
hubungan massa kita bahas pada bagian berikutnya. Sebagai contoh, reaksi
pembakaran yang melibatkan bahan bakar seperti gas alam dan minyak bumi yang
terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Energi panas (kalor) dilepaskan ketika
menghasilkan produk air dan karbon dioksida.
Hampir semua reaksi kimia menyerap ataupun melepas (release)
energi, umumnya dalam bentuk panas. Hal ini penting untuk memahami perbedaan
antara energi panas (kalor) dan panas. Panas adalah transfer atau perpindahan
energi panas (kalor) antara dua benda pada temperatur yang berbeda. Selanjutnya
energi panas akan kita sebut kalor untuk membedakannya dari panas. Kita
menyebutnya sebagai "aliran kalor" dari benda panas ke benda yang
dingin. Meskipun istilah "kalor" dengan sendirinya menyiratkan
perpindahan energi, kita lazim membicarakan "kalor yang diserap" atau
"kalor yang dilepaskan" ketika menggambarkan perubahan energi yang
terjadi selama proses berlangsung. Termokimia adalah ilmu yang mempelajari
perubahan kalor dalam reaksi kimia.
Untuk menganalisis perubahan energi yang terkait dengan
reaksi kimia, pertama-tama kita harus mendefinisikan sistem, atau bagian
tertentu dari alam semesta yang menjadi perhatian kita. Bagi ahli kimia, sistem
biasanya termasuk zat yang terlibat dalam perubahan kimia dan fisika. Sebagai
contoh, dalam sebuah percobaan reaksi netralisasi asam basa, sistem dapat
berupa gelas yang berisi 50 mL HCl yang ditambahkan 50 mL NaOH. Lingkungan
adalah alam semesta di luar sistem.
Ada tiga jenis sistem. Sistem terbuka dapat bertukar massa
dan energi (biasanya dalam bentuk kalor) dengan lingkungan. Sebagai contoh,
sistem terbuka dapat terdiri dari sejumlah air di dalam wadah terbuka. Jika kita menutup termos, sehingga tidak ada uap air dapat keluar dari wadah, kita
membuatnya menjadi sistem tertutup, yang memungkinkan perpindahan energi
(kalor) tetapi tidak untuk massa. Dengan menempatkan air dalam wadah yang
benar-benar terisolasi, kita dapat membuat sebuah sistem yang terisolasi, yang
tidak memungkinkan perpindahan baik massa maupun energi.
2H2(g) + O2(g) à 2H2O(l) + energi
Dalam hal ini, kita beri label campuran yang bereaksi
(hidrogen, oksigen, dan molekul air) sebagai sistem dan alam semesta di sekitar
sebagai lingkungan. Karena energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan,
setiap energi yang dilepas oleh sistem harus diterima oleh lingkungan. Dengan
demikian, kalor yang dihasilkan oleh proses pembakaran dipindahkan dari sistem
ke lingkungan. Reaksi ini adalah contoh dari proses eksotermik, yaitu setiap
proses yang melepaskan panas, perpindahan kalor ke lingkungan.
Sekarang perhatikan reaksi lain, dekomposisi merkuri (II)
oksida (HgO) pada suhu tinggi:
energi + 2HgO(s) à 2Hg(l) + O2(g)
Reaksi ini adalah proses endotermis, di mana kalor harus
diserap oleh sistem (yaitu, untuk HgO) dari lingkungan
3. Pengenalan Termodinamika
a. Prinsip Termodinamika
b. Hukum Termodinamika
3. Pengenalan Termodinamika
Termodinamika berasal dari bahasa Yunani dimana Thermos yang
artinya panas dan Dynamic yang artinya perubahan. Termodinamika merupakan ilmu
yang menggambarkan usaha untuk mengubah
kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta
sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi,
panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika juga berhubungan
dengan mekanika statik. Cabang ilmu fisika ini mempelajari pertukaran energi
dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan. Aplikasi dan
penerapan termodinamika dapat terjadi pada tubuh manusia, peristiwa meniup kopi
panas, perkakas elektronik, Refrigerator, mobil, pembangkit listrik dan
industri.
Prinsip termodinamika sebenarnya adalah hal alami yang
terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan
teknologi, termodinamika direkayasa sedemikian rupa sehingga menjadi bentuk
mekanisme yang dapat membantu manusia dalam kegiatannya. Aplikasi termodinamika
yang begitu luas dimungkinkan karena perkembangan ilmu termodinamika sejak abad
17. Pengembangan ilmu termodinamika dimulai dengan pendekatan makroskopik yaitu
perilaku umum partikel zat yang menjadi media pembawa energi.
Termodinamika memiliki hukum-hukum pendukungnya. Hukum-hukum
ini menjelaskan bagaimana dan apa saja konsep yang harus diperhatikan. Seperti
peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses termodinamika. Sejak
perumusannya, hukum-hukum ini telah menjadi hukum penting dalam dunia fisika
yang berhubungan dengan termodinamika. Penerapan hukum-hukum ini juga
diperlukan dalam berbagai bidang seperti bidang ilmu lingkungan, otomotif, ilmu
pangan, ilmu kimaia dan lain-lain. Berikut hukum-hukum termodinamika :
Hukum I termodinamika (Kekekalan Energi dalam Sistem)
Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Manusia
hanya dapat mengubah bentuk energi dari bentuk energi satu ke energi lainnya.
Dalam termodinamika, apabila sesuatu diberikan kalor, maka kalor tersebut akan
berguna untukusaha luar dan mengubah energi dalam.
Bunyi Hukum I Termodinamika “untuk setiap proses apabila
kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi
perubahan energi dalam ΔU = Q – W”.
Dimana U menunjukkan sifat dari sebuah sistem, sedangkan W
dan Q tidak. W dan Q bukan fungsi Variabel keadaan, tetapi termasuk dalam
proses termodinamika yang dapat merubah keadaan. U merupakan fungsi variabel
keadaan (P,V,T,n).
W bertanda positif jika sistem melakukan usaha terhadap
lingkungan dan negatif jika menerima usaha lingkungan.
Hukum I termodinamika
Q bertanda positif jika sistem menerima kalor dari
lingkungan dan negatif jika melepas kalor pada lingkungan.
Perubahan energi dari sebuah sistem hanya tergantung pada
transfer panas ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan oleh sistem dan tidak
bergantung pada proses yang terjadi. Pada hukum ini tidak ada petunjuk adanya
arah perubahan dan batasan-batasan lain.
Hukum II termodinamika (Arah reaksi sistem dan batasan)
Hukum kedua ini membatasi perubahan energi mana yang dapat
terjadi dan yang tidak. Pembatasan ini dinyatakan dengan berbagi cara, yaitu :
Hukum II termodinamika dalam menyatakan aliran kalor
mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan
tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya.
Hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor
Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam
suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah
seluruhnya menjadi usaha luar.
Hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi (besaran
termodinamika yang menyertai perubahan setiap keadaan dari awal sampai akhir
sistem dan menyatakan ketidakteraturan suatu sistem)
Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel
terjadi dan bertambah ketia proses irreversible terjadi.
Hukum III termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol
absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur
nol absolut (temperatur Kelvin) semua proses akan berhenti dan entropi sistem
akan mendekati nilai minimum.hukum ini jugga menyatakn bahwa entropi benda
berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
4. Entalpi Reaksi Kimia
b. Reaksi
Eksoterm
4. Entalpi Reaksi Kimia
Reaksi Kimia terbagi
menjadi dua sistem berdasarkan perpindahan kalor yang terjadi pada
reaksi tersebut.
a. Reaksi Endoterm
Reaksi ini merupakan reaksi yang memerlukan energi atau
menyerap kalor, sehingga terjadilah perpindahan kalor dari lingkungan ke
sistem. ∆H= (+)
Contoh reaksi endoterm di sekitar kita , seperti
fotosinsesis karena pada saat fotosintesis terjadi sebuah pohon memerlukan
energi dari sumber nutrisi sampai kebutuhan akan energi sinar matahari.
b. Reaksi
Eksoterm
Reaksi ini merupakan reaksi yang menghasilkan energi, karena
pada saat reaksi terjadi sistem akan melepas kalornya. Sehingga terjadilah
perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan. ∆H= (-)
Contoh reaksi eksoterm di sekitar kita, seperti reaksi
nuklir atau perubahan air menjadi es yang melepaskan kalor.
Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi , kini
kita dapat mengetahui setiap materi di alam ini mempunyai energi yang dapat
disebut sebagai energi dalam yang disimbolkan sebagai U pada kenyataannya sampai saat ini belum ditemukan
alat yang dapat mengukur dengan akurat dan presisi untuk mengukur energi dalam
U saja, namun kita dapat menghitung perubahan energi dalam yang disimbolkan
dengan (delta U) ∆U tersebut. Persamaan ∆U sebagai berikut :
∆U= Q + W, ——> Q=
kalor yang dilepas/diserap, W= usaha
Analoginya seperti berikut:
Kita melihat sebuah dompet kawan kita yang tidak kita
ketahui isinya , namun dia mengeuarkan uang katakanlah 10 Rb
Dompet —–> diambil 10 Rb —–>Sehingga yang kita ketahui
hanya perubahannya saja bahwa isi dompet telah berkurang 10 Rb tanpa diketahui
jumlah mula-mula.. seperti itu.
Jenis- Jenis Entalpi Reaksi
Entalpi merupakan sebuah ukuran tentang seberapa jumlah
energi dalam suatu sistem,
Entalpi Pembentukan standar ∆Hf , yaitu perubahan entalpi
reaksi pembentukan satu mol suatu
senyawa dari unsur-unsur nya pada keadaan standar (25 derajat Celcius).
Contoh :
C(g) + O2(g) ———> CO2(g)
Entalpi Penguraian standar ∆Hd, yaitu perubahan entalpi dari
reaksi penguraian 1 mol zat menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar (25
derajat Celcius).
Contoh :
CaCO3 ——–> Ca(s)
+ C(s) + ½
O2
Dalam penguraian sebuah produk harus diletakkan di kiri
berkebalikan dengan entalpi pembentukan dimana pada enalpi pembentukan produk
berada pada ruas kanan.
Entalpi Pembakaran standar ∆Hc, adalah perubahan entalpi
reaksi pembakaran 1 mol zat pada keadaan standar.
Contoh misal Carbon dibakar ,
C(g) + O2(g) ———> CO2(g)
Lalu kenapa Carbon dibakar tapi penulisan reaksi nya
menggunakan Oksigen? Karena dalam pembakaran suatu zat pasti akan bereaksi
dengan api , dan bila suatu api menyala atau membakar, itu dikarenakan dalam peristiwa api menyala
ia pasti membutuhkan oksigen maka dari itu dalam reaksi kimia suatu zat bila
terjadi peristiwa pembakaran maka direaksikan dengan oksigen.
Ada hal-hal yang harus diperhatikan, mengenai persamaan
termokimia seperti berikut :
1 .pada persamaan termokimia sudah setara koefisien reaksi
bukan saja menunjukkan perbandingan mol tapi sudah menyatakan jumlah mol
bila persamaan termokimia dibalik tanda ∆H harus di balik
3 bila persamaan termokimia di kali x harga ∆H harus dikali
x
Dan bila beberapa persamaan termokimia di jumlahkan harga ∆H
harus dijumlahkan.
Seperti hal- hal yang ada di atas coba kita berlatih dalam
beberapa soal dibawah ini agar dapat
lebih memahami tentang penulisan termokimia,
2C(g)
+ 2O2(g) ———> 2CO2(g)
, ∆Hf = + 98 kJ
Penyelesaian : ∆Hf merupakan entalpi pembentukan 1 mol
unsur-unsurnya untuk membentuk satu mol zat produk, dapat dilihat dari soal
tersebut yang terbentuk adalah dua mol CO2 sehinnga kita memerlukan ∆Hf untuk
satu mol yakni dengan membuat produk menjadi berkoefisien satu sehingga ∆H
dibagi 2 untuk menjadi 1 mol CO2dan bernilai ∆Hf = + 49 kJ .
2. C(g) + O2(g) ———> CO2,
∆Hf = + 49 kJ berapa nilai ∆Hd
(entalpi pembentukan)?
Penyelesaian : ∆Hd merupakan entalpi kebalikan dari entalpi
pembentukan , ia merupan entalpi penguraian. Sebelum itu kita lihat koefisien
produk yang mau diurai CO2 apakah sudah satu mol? Ternyata sudah.. jadi untuk
membuat ∆Hd kita harus membuat produk berada di sebelah kiri, sehingga bisa
diurai menjadi unsur- unsurnya
CO2 ——-> C(g) + O2(g) , Akhirnya nilai ∆H pun harus dibalik tandanya
menjadi ∆H= – 49 kJ
Tidak ada komentar:
Posting Komentar