Bunyi Pernyatakan Hukum II Termodinamika Tetang Aliran Kalor
Hukum II Termodinamika menyatakan bahwa:
Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya.
Bunyi Pernyatakan Hukum II Termodinamika Tetang Entropi
Hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi:
Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses ireversibel terjadi.
Proses yang dapat dibalik arahnya dinamakan proses reversibel. Sedangkan Proses yang tidak dapat dibalik arahnya dinamakan proses irreversibel.
Pengetian Entropi
Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Entropi S merupakan besaran yang menunjukkan ukuran ketidakteraturan.
Entropi merupakan suatu fungsi yang tergantung pada keadan sistem. Ketika suatu sistem menyerap sejumlah kalor Q dari reservoir yang memiliki temperatur mutlak, entropi sistem tersebut akan meningkat dan entropi reservoirnya akan menurun.
Rumus Perubahan Entropi Sistem Lingkungan
Besarnya entropi suatu sistem yang mengalami proses reversibel sama dengan kalor yang diserap sistem dan lingkungannya (ΔQ) dibagi suhu mutlak sistem tersebut (T).
Perubahan entropi diberi tanda ΔS dan secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.
ΔS = ΔQ/T atau
ΔS = (m.c ΔT)/T atau
ΔS = m. c. ln(T2/T1) atau
ΔS = n. R. ln(V2/V1)
ΔS = Perubahan entropi, J/K
ΔQ = kalor diserap – dilepas, J
T = temperature, K
m = massa, kg
V = volume, m3
c = kalor jenis J/kg.K atau kal/g.K
Salah satu ciri dari proses reversibel adalah perubahan total entropinya adalah nol (ΔS = 0) baik bagi sistem maupun lingkungannya.
Pada proses irreversibel perubahan entropinya ΔS > 0. Proses irreversibel selalu menaikkan entropi semesta.
ΔSS + ΔSL = ΔSTS >= 0
ΔSS = perubahan entropi sistem
ΔSL = perubahan entropi lingkungan
ΔSTS = perubahan entropi total seluruhnya
1). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Entropi Es Jadi Air
Es bermassa 50 gram pada temperature 0 Celcius mencair menjadi air tanpa terjadi perubahan temperature. Hitung berapa besar kalor yang dibutuhkan dan perubahan entropi es tersebut.
Diketahui:
m = 50 gram
T = 0 + 273 = 273 K
L = 80 kal/g
Rumus Menentukan Kalor Yang Dibutuhkan Untuk Mencairkan Es
Besar kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es menjadi air dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:
Q = m. L
Q = 50 x 80
Q = 4000 kal
Rumus Menghitung Perubahan Entropi Es Menjadi Air
Perubahan entropi dari es menjadi ir dapat dihitung dengan menggunakan rumus persamaan berikut:
ΔS = ΔQ/T
ΔS = 4000/273
ΔS = 14,65 kal/K atau
ΔS = 61,5 J/K
Jadi, perubahan entropi dari es menjadi air adalah 61,5 J/K
2). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Entropi Gas Dalam Tabung Piston
Sebuah silinder berpiston seperti pada gambar berisi gas ideal. Piston didorong ke bawah secara perlahan untuk menahan agar temperature konstan 27 Celcius. Selama penekanan dilakukan usaha terhadap gas sebesar 600 J. Tentukan perubahan entropi pada gas ideal tersebut:
Diketahui:
T = 27 + 273 = 300 K
W = – 600 J
Rumus Perhitungan Kalor Gas Ideal Dalam Silinder Berpiston Temperatur Tetap
Besarnya kalor dalam silinder berpiston dengan temperature konstan dapat dirumuskan dengan persamaan berikut
ΔU = ΔQ – ΔW atau
ΔQ = ΔU + ΔW
Proses dilakukan secara isothermal yaitu pada temperature konstan, sehingga perubahan energi dalam gas adalah ΔU = 0. Maka kalor yang terlibat sama dengan usaha yang terlibat dalam gas.
ΔQ = 0 + ΔW
ΔQ = – 600 J
Jadi, kalor yang terlibat dalam system adalah 600 joule. Tanda negative menunjukkan usaha dilakukan terhadap system atau gas dalam silinder.
Rumus Mencari Perubahan Entropi Gas Ideal
Besarnya perubahan entropi gas dalam silinder berpiston dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:
ΔS = ΔQ/T
ΔS = – 600/300
ΔS = – 2,0 J/K
Jadi perubahan entropi gas adalah 2,0 J/K. Tanda negative pada perubahan entropi ΔS menunjukkan bahwa ketidakteraturan gas berkurang Ketika volume gas menjadi lebih kecil.
3). Contoh Soal Perhitngan Perubahan Entropi Pada Bejana Bersekat
Sebuah bejana dipisah menjadi dua ruangan yang bervolume sama seperti pada gambar. Kedua ruangan memiliki gas dan massa yang sama yaitu 1,5 gram dengan cv = 750 J/kg.K.
Pada awalnya gas panas bertemperatur (TP) 77 Celsius dan gas dingin bertemperatur (TD) 27 Celcius. Panas tidak dapat melewati dinding bejana. Panas hanya dapat lewat sekat A – B secara perlahan lahan. Tentukan perubahan entropi dari kedua ruangan tersebut Ketika gas panas mendingin dari 77 Celcius menjadi 75 Celcius.
Diketahui:
TP1 = temperature awal ruang panas
TP1 = 77 + 273 = 350 K
TP2 = temperature akhir ruang panas
TP2 = 75 + 273 = 348 K
cv = 750 J/kg.K.
m = 0,0015 kg
Rumus Menghitung Kalor Yang Dilepas Gas Dalam Ruang Panas Bejana
Besar kalor yang dilepas oleh gas yang berada dalam ruangan panas dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut:
ΔQp = kalor yang dilepas gas dalam ruang panas bejana
ΔQP = m. cv ΔT atau
ΔQP = m. cv (TP2 – TP1)
ΔQP = (0,0015) x 750 x (-2)
ΔQP = – 2,25 J
Jadi jumlah kalor yang dilepas oleh gas di ruang bejana pada adlah 2,25 J
Rumus Menghitung Kalor Yang Diserap Gas Dalam Ruang Dingin Bejana
Besar panas yang diserap oleh gas yang berada dalam ruang dingin bejana dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:
ΔQD = kalor yang diserap gas dalam ruang dingin bejana
ΔQD = ΔQP
ΔQD = 2,25 J
Jadi kalor yang diserap gas pada ruang dingin bejana adalah 2,25 J
Rumus Menghitung Perubahan Entropi Pada Gas Ruang Panas Bejana
Perubahan entropi gas di ruang panas bejana dapat dirumuskan dengan persemaan berikut:
ΔSP = ΔQP/TP
ΔSP = – 2,25/(75 + 273)
ΔSP = – 6,47 X 10-3 J/K
Jadi perubahan entropi gas di ruang panas bejana adalah 6,47 X 10-3 J/K
Rumus Menghitung Perubahan Entropi Pada Gas Rungan Dingin Bejana
Perubahan entropi gas di ruang dingin bejana dapat dinyatakan dengan persemaan rumus berikut:
ΔSD = ΔQD/TD
ΔSD = 2,25/(27 + 273)
ΔSD = 7,5 X 10-3 J/K
Jadi perubahan entropi gas di ruang panas bejana adalah 7,5 X 10-3 J/K
4). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Entropi Dua Tangki Reservoir Air
Dua tangki air bertermperatur 97 Celsius dan yang satunya 27 Celcius. Kedua tangki dipisah dengan sekat logam. Jika panas 45 kal/det mengalir melalui pelat, hitunglah perubahan entropi system dalam waktu satu detik.
TP = temperatur tangki panas
TP = 97 + 273 = 370 K
TD = temperature tangki dingin
TD = 27+ 273 = 300 K
Q = 45 kal/detik x 4,184
Q = 188,3 J/detik
t = 1 detik
Rumus Menghitung Perubahan Entropi Sistem Tangki Panas Dingin
Perubahan entropi pada tangki yang bertemperatur panas dapat dirumuskan sebagai berikut:
ΔSP = ΔQ/TP
ΔSP = -188,3/370
ΔSP = – 0,51 J/K
Perubahan entropi pada tangki yang bertemperatur dingin dapat dirumuskan sebagai berikut:
ΔSD = ΔQ/TD
ΔSD = 188,3/300
ΔSD = 0,63 J/K
Sehingga perubahan entropi system tangki dapat dinyatakan dengan rumus berikut
ΔS = ΔSD + ΔSP
ΔS = 0,63 + (-0,51)
ΔS = 0,12 J/K
Jadi, Perubahan entropi system tangki adalah 0,12 J/K
5). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Entropi Reservoir Gas
Dua reservoir berisi gas ideal dihubungkan dengan saluran sehingga kalor 1500 J dapat mengalir secara spontan dari reservoir panas bertemperatur 500 K ke reservoir dingin bertemperatur 300 K.
Tentukanlah jumlah entropi dari sistem tersebut. Diasumsikan tidak ada perubahan lain yang terjadi.
Diketahui
Q = 1.500 J,
T1 = 500 K, dan
T2 = 300 K.
Rumus Perhitungan Perubahan Entropi Reservoir Panas
Pada reservoir panas terjadi pelepasan kalor, sehingga Perubahan entropi reservoir panas dapat dinyatakan dengan rumus seperti berikut:
ΔSP = – ΔQ/TP
ΔSP = – 1500/500
ΔSP = – 3 J/K
Jadi perubahan entropi pada reservoir panas adalah 3 J/K
Rumus Perhitungan Perubahan Entropi Reservoir Dingin
Pada reservoir dingin terjadi penyerapan kalor, sehingga Perubahan entropi reservoir dingin dapat dinyatakan dengan rumus seperti berikut:
ΔSD = ΔQ/TD
ΔSD = 1500/300
ΔSD = 5 J/K
Jadi perubahan entropi reservoir dingin adalah 5 J/K
Rumus Perhitungan Perubahan Entropi Total Sistem Reservoir
Total perubahan entropi total adalah jumlah aljabar perubahan entropi setiap reservoir:
ΔS = ΔSD + ΔSP
ΔS = 5 + (-3)
ΔS = 2 J/K
Jadi perubahan entropi system total reservoir adalah 2 J/K
6). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Entropi Resrvoir Air
Diketahui 200 gram air bersuhu 27o C dihubungkan dengan suatu reservoir (tandon) yang mempunyai temperatur 87o C. Jika temperatur air mencapai 87o C, maka tentukan perubahan entropi dari air, reservoir, dan keseluruhan sistem
Diketahui :
T1 = (27 + 273) = 300 K
T2 = (87 + 273) = 360 K
cair = 1 kal/g.K
mair= 200 g
Rumus Menentukan Perubahan Entropi Air Terhubung Reservoir
Perubahan entropi air (ΔSA) yang terhubung dengan reservoir panas dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:
ΔSA = ΔQ/T atau
ΔSA = m. cair ln(T2/T1)
ΔSA = 200 x 1 x ln(360/300)
ΔSA = 36,5 kal/K
Jadi Perubahan entropi air yang terhubung dengn reservoir panas adalah 36,5 kal/K
Rumus Mencari Kalor Yang Diserap Air Dari Reservoir Panas
Kalor yang diserap air dari reservoir dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
QA = m cair (T2 – T1)
QA = 200 × 1 × (360 – 300)
QA = 12000 kal
Rumus Perhitungan Perubahan Entropi Reservoir
Perubahan entropi reservoir (ΔSR) dapat dihitung dengan persamaan rumus berikut:
ΔSR = QR/TR atau
TR = T2
QR = kalor yang dilepas oleh reservoir sama dengan kalor yang diserap oleh air QA dengan tanda negative, sehingga QR adalah:
QR = QA
QR = – 12.000 kal, maka
ΔSR = – 12000/360
ΔSR = = – 33.33 kal/K
tanda negatif (-) pada perubahan entropi ΔSR menunjukkan bahwa reservoir mengeluarkan kalor) atau entropi mengalami penurunan.
Rumus Perhitungan Perubahan Entropi Keseluruhan Total
Jika air sebagai sistem dan reservoir sebagai keliling (lingkungan), maka perubahan entropi keseluruhan dapat dihitung sebagai berikut.
ΔST = ΔSR + ΔSA
ΔST = Perubahan entropi total /keseluruhan
ΔST = – 33,33 + 36,5
ΔST = 3,2 kal/K
Jadi, perubahan entropi keseluruhan air dan reservoir adalah 3,2 kal/K
Entropi Reaksi Kimia,
Pengertian Entropi. Entropi adalah fungsi keadaan yang menjelaskan jumlah susunan (posisi atau tingkat energi) yang tersedia di dalam suatu sistem pada tatanan tertentu.
Entropi merupakan ukuran atau derajat ketidakteraturan. Sebagai contoh, perubahan alamiah berlangsung dari entropi rendah menuju entropi yang lebih tinggi atau dari keadaan teratur menuju keadaan tidak teratur.
Perubahan Entropi Reaksi Kimia,
Perubahan entropi standar untuk reaksi kimia dapat ditentukan dari data entropi keadaaan standar menurut dua cara. Pertama, menyusun nilai entropi mutlak pereaksi dan hasil reaksi yang terlibat reaksi.
Rumus Perubahan Entropi Reaksi Kimia,
Perubahan entropi dalam suatu reaksi sama dengan selisih entropi total produk dan entropi total pereaksi. Pernyataan ini dapat ditulis dalam persamaan seperti berikut:
∆So (reaksi) = ∑So (produk) – ∑ So(pereaksi)
Kedua, caranya sama seperti yang digunakan dalam penentuan entalpi reaksi, sebab perubahan entropi adalah fungsi keadaan, bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir, tidak bergantung pada tahapan perubahan.
Penentuan entropi pembentukan standar bersifat aditif seperti halnya dalam perhitungan entalpi menurun hukum Hess.
Contoh Soal Perhitungan Perubahan Entropi Gas Mercuri,
Hitung entropi reaksi keadaan standar untuk reaksi berikut:
Hg (l) →Hg (g)
Diketahui:
Data entropi keadaan standar untuk Hg adalah:
Hg (l) = 76,02 J/K
Hg (g) = 174,96 J/K
Rumus Perhitungan Perubahan Entropi Reaksi Kimia
Dari persamaan setara, satu mol mercuri cair diubah menjadi satu mol mercuri gas. Perubahan entropi untuk reaksi adalah:
∆So (reaksi) = ∑So (produk) – ∑ So(pereaksi)
∆So (reaksi) = (174,96 J/K) – (76,02 J/K)
∆So (reaksi) = 98,94 J/K
∆So (reaksi) = nilainya positif, hal ini menunjukkan ketidakteraturan meningkat sesuai dengan perubahan dari fase cair menjadi gas.
Contoh Soal Perhitungan Perubahan Entropi Reaksi Kimia Natrium Klorida,
Hitung entropi reaksi keadaan standar untuk reaksi berikut:
NaCl (s) → Na+ (aq) + Cl– (aq)
Diketahui:
Data entropi keadaan standar:
NaCl (s) = 72,13 J/K
Na+ (aq) = 59,00 J/K
Cl– (aq) = 56,50 J/K
Rumus Perhitungan Perubahan Entropi Reaksi Kimia Natrium Klorida,
Pada reaksi ini, satu mol ion natrium Na+ dan satu mol ion klor Cl– dihasilkan dari satu moll NaCl terlarut. Perubahan entropi keadaan standarnya adalah:
∆So (reaksi) = ∑So (produk) – ∑ So(pereaksi)
∆So (reaksi) = (59,00 J/K + 56,50 J/K) – (72,13 J/K)
∆So (reaksi) = 43,4 J/K
Nilai perubahan entropi, ∆So (reaksi) adalah positif. Hal ini disebabkan pada saat fase padat ion- ion dalam kisi kristal lebih teratur kemudian terurai dan bergerak acak dalam larutan. Dengan demikian ketidakteraturan fase larutan menjadi lebih tinggi dibandingkan pada fase padatnya.
Alkohol: Pengertian Rumus Menentukan Tatanama IUPAC Struktur Jenis Sifat Isomer Posisi Gugus Fungsi Optik Karbon Asimetrik Kiral Contoh Soal 6
Cara Menghitung Energi Kalor Reaksi Bahan Bakar: LPG, Bensin, Metanol, Etanol, Metana, Arang Kayu, Contoh Soal.
Contoh Soal Perhitungan Entalpi Reaksi Kimia.
Elektron - Proton - Neutron: Partikel Dasar Struktur Atom - Pengertian - Rumus Perhitungan Contoh Soal.
Gaya van der Waals. Pengertian, Penjelasan Contohnya.
Hipotesis Hukum Tetapan Avogadro: Pengertian Rumus Volume Molar Standar STP RTP Non Standar Contoh Soal Perhitungan 14
Hukum 1 Termodinamika: Pengertian Perubahan Energi Internal Usaha Kalor Sistem Lingkungan Contoh Soal Rumus Perhitungan 12
Hukum Faraday: Pengertian, Reaksi Sel Elektrokimia, Elektrolisis, Contoh Soal Rumus Perhitungan.
Hukum Gas Boyle Charles Gay Lussac: Pengertian Tekanan Volume Suhu Contoh Soal Perhitungan 11
Hukum Hess: Rumus Contoh Perhitungan Kalor Perubahan Entalpi Reaksi Kimia.
Hukum Kekekalan Massa Reaksi Kimia: Pengertian Rumus Perhitungan Contoh Soal
Hukum Termodinamika Kedua.
Ikatan Hidrogen. Pengertian, Penjelasan Contohnya
Isotop, Isobar, Isoton: Pengertian Contoh Rumus Perhitungan Soal Ujian
Jenis Bahan Pewarna Alami Untuk Makanan
Jenis Sumber Bahan Pengawet Alami Untuk Makanan
Katalis Raaksi Kimia: Pengetian, Jenis, Fungsi, Contoh, Komponen,
Komposisi, Komponen Minyak Bumi, Bahan Bakar Minyak
Konsep Redoks: Pengertian Menentukan Reaksi Reduksi Melepas Menerima Elektron Oksigen Bilangan Oksidasi Reaksi Autoredoks Disproporsionasi Contoh Soal Perhitungan 6
Massa Atom Molekul Relatif, Konsep Mol, Massa Volume Molar: Pengertian, Contoh Soal Rumus Perhitungan.
Menentukan Rumus Empiris Senyawa Kimia Molekul. Pengertian, Penjelasan Contoh Soal Perhitungan.
Molaritas Molalitas Normalitas: Pengertian Rumus Berat Ekuivalen Contoh Soal Perhitungan Pembahasan 18
Nomor Massa Atom: Pengertian Rumus Contoh Soal Perhitungan
Penentuan Perbedaan Sifat Gas Ideal, Nyata. Pengertian Contoh
Pengertian Afinitas Elektron. Penjelasan Contoh Soal Perhitungan.
Pengertian Energi Bebas Gibbs Standar. Contoh Soal Menghitung
Pengertian Energi Ionisasi Atom
Pengertian, Perhitungan, Stoikiometri Reaksi Kimia, Koefisien Reaksi.
Pengertian, Sifat Dan Manfaat, Kegunaan Polimer
Pengolahan Minyak Bumi: Distilasi Themal Craking Catalytic Cracking Hydro-Cracking Alkilasi Polimerisasi Reformasi Isomerisasi Siklisasi Ekstraksi Kristalisasi
Pengukuran Perubahan Entalpi: Kalorimeter Energi Ikatan Rumus Contoh Soal Perhitungan.
Percobaan Fotosintetis: Ingenhousz, Sachs, Jean Senebier, Nicholas de Saursure, Van Helmont, Alat Bahan, Prinsip Kerja,
Persamaan Gas Ideal: Perngertian Sifat Rumus Hukum Contoh Soal Perhitungan Pembahasan 8
Perubahan Entalpi Reaksi Termokimia Standar: Pengertian Contoh Soal Rumus Perhitungan
Perubahan Entropi: Pergertian Rumus Perhitungan Sistem Reservoir Contoh Soal Reaksi Kimia 8
Proses Reversible, Irreversible Dan Spontan
Reaksi Eksoterm dan Endoterm: Pengertian Contoh Perhitungan Soal
Sistem Koloid: Pengertian Jenis Fungsi Sol Emulsi Buih Aerosol Contoh Sifat Efek Tyndall Gerak Brown ELektroforosis Adsorpsi Liofil Liofob Manfaat Koloid
Sumber Bahan Pemanis Alami Untuk Makanan
Teori Atom Model Dalton Thomson Rutherford Bohr
Daftar Pustaka:
- Sunarya, Yayan, 2014, “Kimia Dasar 1, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Ketiga, Yrama Widya, Bandung.
- Sunarya, Yayan, 2013, “Kimia Dasar 2, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Kedua, Yrama Widya, Bandung.
- Syukri, S., 1999, “Kimia Dasar 2”, Jillid 2, Penerbit ITB, Bandung.
- Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
- Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
- Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
- Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
- Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
- Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
- Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
- Perubahan Entropi: Pergertian Rumus Perhitungan Sistem Reservoir Contoh Soal Reaksi Kimia 8