Keadaan sistem dapat di definisikan sebagai sifat-sifat yang mempunyai nilai tertentu apabila sistem ada dalam kesetimbangan pada kondisi tertentu. Keadaan sistem di tentukan oleh beberapa variabel sistem, yaitu : pertama, variabel yang nilainya tidak bergantung pada besar dan ukuran sistem.
Variabel ini biasa di kenal variabel intensif, yakni : Pertama suhu (T), tekanan (P), massa jenis (ρ), volume spesifik (v), volum molar (V), dan sebagainya. Kedua, variabel yang nilainya bergantung pada besar dan ukuran sistem, variabel ini biasa di sebut variabel ekstensif, yakni : volume total (V), massa (m), jumlah mol (n), dan sebagainya.
Hubungan antara variabel-variabel sistem di nyatakan dalam Persamaan Keadaan. Misalnya persamaan keadaan gas ideal di rumuskan sebagai berikut :
PV = nRT
Sedangkan persamaan Van Der Waals di rumuskan seperti di bawah ini :
( P + an2/ V2 )( V – nb ) = nRT
Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan,ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Fungsi Keadaan
Energi dalam (u:U)
Merupakan keadaan yang berarti bahwa apabila keadaan system berubah maka nilai energy dalamnya juga berubah.
Untuk suatu system tertutup (jumlah dan macam zat tidak mengalami perubahan), besarnya energy dalam system dipengaruhi oleh suhu dan volume. Dengan ungkapan lain energy dalam sebagi fungsi sushu dan volume.
Persamaan energy dalam:
U = U (T,V).
Pergaruh perubahan kedua variable tersebut terhadap perubahan energy dalam
dU = )v dT + ( )T dV
Menurut persamaan ini perubahan energy dalam system merupakan penjumlahan dari perubahan energy dalam yang di sebabkan karena perubahan suhu pada velome tetap dan perubahan energy dalam yang di sebabakan karena perubahan volum pada suhu tetap. Dari persamaan tersebut jumlah total perubahan energy dalam dapat di tentukan apabila kuosien –kuosien suku pertama dan kedua dinyatakan dalam bentuk yang dapat diukur.
Energy dalam Perubahan energi dalam:
Keterangan:
: Perubahan energi dalam (Joule)
U2 : Energi dalam pada keadaan akhir (Joule)
U1 : Energi dalam pada keadaan awal (Joule)
Penghitungan energi dalam:
Gas monoatomik:
Gas diatomik:
· Entalpi (h:H)
Entalpi sebagai salah satu properti thermodinamika, sangat berguna dalam banyak pemakaian, terutama pada persoalan-persoalan yang melibatkan proses alir yang seringkali memunculkan suku-suku U dan PV. Secara eksplisit, enthalpi didefinisikan dalam bentuk persamaan matematis seperti berikut ;
H = U + PV
keterangan : H = enthalpi
P = tekanan absolut
V = volume
semua variabel yang ada dipersamaan harus mempunyai satuan yang sama. Hasil kali P dengan V mempunyai satuan energi, demikian juga dengan U. Oleh karena U, P dan V adalah fungsi keadaan (state functions), bentuk differensial dari persamaan diatas dapat ditulis sebagai :
dH = dU + d(PV)
persamaan diatas ini digunakan apabila adanya suatu perubahan differensial pada suatu sistem. Integrasi persamaan diatas akan menghasilkan :
· Entropi (s:S)
Rudolf Clausius membuat teori entropi berdasarkan sifat termodinamika. Jika total energi dihitung tidak dapat digunakan dalam beberapa proses seperti termodinamika, maka konsep entropi dapat dipakai. Kecenderungan sistem atau reaksi untuk berproses ke arah tertentu disebut entropi sistem. Dengan kata lain, entropi merupakan derajat ketidakteraturan atau keacakan suatu sistem.
Persamaan Entropi
S = k log W
Dimana Sadalah entropi adalah tetapan Boltzmann W adalah jumlah mikrostat
ΔS = ΔQT
Dimana: S adalah entropi
Q adalah kalor
ΔS = Cln t2t1
dU=TdS–PdV
· Energi bebas Gibb (g:G)
Energi bebas ialah energi yang tersedia untuk melakukan kerja. Jadi, jika suatu reaksi diiringi dengan pelepasan energi yang berguna (dengan kata lain, jika ∆G negatif), kenyataan ini sendiri saja sudah menjamin bahwa reaksinya spontan, dan tak perlu mengkhawatirkan bagian lain dari semesta.
Energy bebas gibbs ditunjukan oleh symbol G dan difinisikan sebagai :
G = E + P V-TS
= H-TS
= A+PV
Dan untuk perubahan kecil:
dG= dE +PdV+VdP-TdS-SdT
dengan mengabungkan persamaan :
dG = VdP-SdT
· Energi bebas (a:A)
Kelvin memformulasikan bahwa pada umumnya alam tidak memperkenankan panas dikonversikan menjadi kerja tanpa disertai oleh perubahan besaran yang lain. Kalau formulasi Kelvin ini kita bandingkan dengan pernyataan Hukum Thermodinamika Ke-dua, maka besaran lain yang berubah yang menyertai konversi panas. menjadi kerja adalah perubahan entropi. Perubahan neto entropi, yangnselalu meningkat dalam suatu proses, merupakan energi yang tidak dapat diubah menjadi kerja, atau biasa disebut energi yang tak dapat diperoleh (unavailable energy).
Sesuai Hukum Thermodinamika Pertama, jika kita masukkan energi panas ke dalam sistem dengan maksud untuk mengekstraknya menjadi kerja maka yang bisa kita peroleh dalam bentuk kerja adalah energi yang masuk ke sistem dikurangi energi yang tak bisa diperoleh, yang terkait dengan entropi. Karena mengubah energi menjadi kerja adalah proses irreversible, sedangkan dalam proses irreversible entropi selalu meningkat, maka energi yang tak dapat diperoleh adalah TS di mana S adalah entropi dan T adalah temperatur dalam kondisi keseimbangan.
Energi yang bisa diperoleh disebut energi bebas yang yang diformulasikan oleh Helmholtz sebagai:
A = E − TS
A disebut Helmholtz Free Energy. E adalah energi internal. Sifat A diyurunkan dari persamaan :
dA= -pdV- SdV
dan untuk perubahan kecil:
dA= dE = TdS – SdT
sekarang dS = = (Dengan menggunakan hokum termodemika I):
dE = TdS – PdV
dA= -pdV- SdT
pada temperature konstan dan volume konstan:
dA= - DW
yaitu perubahan energi bebas Helmholtz membatasi kerja total yang di peroleh. Kerja total meliputi semua jenis kerja.
Diferensial dari suatu fungsi keadaan merupakan diferensial total (diferensial eksak). Bebrapa sifat diferensial total adalah sebagai berikut:
1. z2 – z1, dz adalah diferensial total
2. = 0, dz adalah diferensial total
3. Formula Euler : jika dz = M (x,y)dx + N (x,y)dy maka:
( )x = ( )y
Tidak ada komentar:
Posting Komentar