Hukum 1 Termodinamika: Pengertian Perubahan Energi Internal Usaha Kalor Sistem Lingkungan Contoh Soal Rumus Perhitungan 12

Pengertian Sistem Pada Termokimia: Sistem adalah bagian dari semesta, baik nyata maupun konseptual yang dibatasi oleh batas batas fisik  tertentu atau oleh konsepsi matematis dan merupakan focus yang dipelajari dari suatu objek.


Contoh Sistem Dibatasi Secara Fisik Pada Termokimia,

Contoh system yang dibatasi secara fisik misalkan larutan H2SO4 yang mengisi seluruh volume labu bakar seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.

Hukum Pertama Termodinamika: Pengertian Perubahan Energi Internal Usaha Kalor Sistem Lingkungan Contoh Soal Rumus Perhitungan 11,
Contoh Sistem Dibatasi Secara Fisik Pada Termokimia,

Larutan H2SO4 dapat dipandang sebagai system sedangkan labu bakar merupakan batas batas system secara fisik.

Contoh Sistem Dibatasi Secara Konseptual Pada Termokimia,

Contoh system yang dibatasi secara konseptual adalah asap yang menempati sejumlah kecil ruangan di dalam ruangan yang besar seperti pada gambar di bawah.

Rumus Hukum Pertama Termodinamika Perhitungan Usaha Sistem Tekanan Konstan,
Contoh Sistem Dibatasi Secara Konseptual Pada Termokimia,

Asap dipandang sebagai system. Sedangkan ruangan sekitarnya adalah lingkungan. Batas pada kasus ini adalah batas konseptual.

Pengertian Lingkungan Pada Termokimia,

Lingkungan adalah material lain yang terdapat dalam semesta yang tidak termasuk dalam system. Dengan kata lain, lingkungan adalah bagian dari semesta selain system.

Lingkungan yang berada di luar sistem dapat memengaruhi keadaan sistem secara langsung.

Contoh Lingkungan Pada Termokimia,

Contoh lingkungan dapat dilihat pada gambar di atas yang terdiri dari larutan H2SO4 dalam labu bakar. Yang menjadi lingkungan adalah labu bakar dan Larutan H2SO4 adalah sebagai system,

Jenis Jenis Sistem Pada Termokimia

Sistem dibedakan menjadi system terbuka, system tertutup, dan system terisolasi

Sistem Terbuka Termodinamika,

Sistem terbuka adalah system dimana antara sistem dan lingkungan memungkinkan terjadinya pertukaran materi dan energi.

Contoh Sistem Terbuka Termodinamika

Contoh system terbuka adalah larutan KOH dimasukkan ke dalam tabung. Kemudian tabung ditutup rapat rapat sehingga tidak ada materi lain yang dapat dimasukkan atau dikeluarkan dari tabung.

Larutan KOH terdiri dari KOH dan pelarut misal air. Jika KOH dipandang sebagai system, maka pelarut dapat dikatakan sebagai lingkungan. Sehingga antara system yaitu KOH dan lingkungan yaitu pelarut akan ada pertukaran materi.

Sistem Tertutup Termodinamika

Apabila hanya terjadi pertukaran energi tanpa pertukaran materi, systemnya disebut sistem tertutup. Jadi ada kalor yang dapat menembus batas batas system.

Contoh Sistem Tertutup

Contoh system tertutup adalah laruta NaOH dimasukka ke dalam tabung. Kemudian tabung ditutup rapat rapat sehingga tidak ada materi lain yang dapat dimasukkan atau dikeluarkan dari tabung.

Jika Larutan NaOH (NaOH dan Pelarut) sebagai system, maka larutan NaOH dapat dikatakan sebagai system tertutup.

Sistem Terisolasi Termodinamika,

Sistem terisolasi atau system tersekat adalah suatu  sistem yang tidak mengalami pertukaran materi maupun kalor atau energi dengan lingkungan sekitarnya.

Contoh Sistem Tersekat Isolasi

Contoh system tersiolasi adalah air dalam termos. Di dalam termos tidak ada materi lain selain air. Air merupakan system dan termos adalah lingkungnya. Tidak ada materi ataupun kalor yang dapat keluar atau masuk termos.

Pengertian Tanda Positif Negatif Kalor Q Sistem Lingkungan Termodinamika,

Perubahan kalor Q bertanda positif jika sistem menerima kalor dan bertanda negatif jika sistem melepas kalor.

Pengertian Tanda Positif Negatif Usaha W Sistem Lingkungan Termodinamika,

Usaha atau tenaga W bertanda positif jika system melakukan usaha dan bertanda negatif jika sistem dikenai usaha.

Pengertian Tanda Positif Negatif Perubahan Energi Dalam ΔU Sistem Lingkungan Termodinamika,

Perubahan energi dalam ΔU bertanda positif jika sistem mengalami penambahan energi dalam dan bertanda negatif jika sistem mengalami penurunan energi dalam.

Hukum Termodinamika Pertama. 

Hukum termodinamika pertama menyatakan konservasi energi bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Atau Energi alam semesta adalah konstan. Karena itu hukum ini disebut juga hukum kekekalan energi.

Hukum termodinamika menyatakan hubugan energi sistem dengan lingkungan jika terjadi suatu peristiwa. Jika sistem menerima energi, berarti lingkungan kehilangan energi, dan sebaliknya, jika lingkungan menerima energi, maka sistem kehilangan energi dengan jumlah yang sama.

Walaupun energi total sistem dan lingkungan tetap, tetapi berbagai bentuk energi dapat dipertukarkan di antara sistem dan lingkungan baik secara fisika maupun kimia.

Kondisi ini dapat ditulis dalam suatu persamaan matematika yang merupakan rumusan dari hukum pertama termodinamika sebagai berkut.:

∆U = Q – W

Hukum pertama termodinamika tidak mempermasalahkan arah dari proses pertukaran itu. Kondisi sebenarnya menunjukkan bahwa semua perubahan alamiah mempunyai arah tertentu. Sebagai contoh, jika batang logam dipanaskan pada satu ujungnya, maka panas (kalor) akan mengalir ke ujung satunya sampai panas homogen di seluruh batang logam tersebut.

Namun, sebalinya tidak akan bisa terjadi. Batang logam yang temperaturnya homogen berubah menjadi tidak homogen secara spontan. Dimana salah satu ujungnya lebih panas dari ujung lainnya. Kejadian ini tidak alamiah.

1). Contoh Soal Perhitungan Usaha Sistem Yang Menyerap Kalor Dari Lingkungan,

Suatu system menyerap kalor Q dari lingkungan sebesar 1800 J dan terjadi pengurangan energi dalam ΔU sebesar 800 J. Tentukan usaha system tersebut.

Diketahui:

Q = 1800 J

ΔU = – 800 J

tanda negative pada perubahan energi dalam ΔU menunjukkan terjadinya penurunan energi dalam system

Rumus Termodinamika Menghitung Usaha Sistem Yang Menyerap Kalor,

Besarnya usaha dalam suatu system dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

ΔU = Q – W atau

W = Q – ΔU

W = 1800 – (-800)

W = 2600 J

Tanda positif menunjukkan system melakukan usaha sebesar 2600 J terhadap lingkungan.

2). Contoh Soal Perhitungan Sistem Menerima Usaha Dari Lingkungan,

Suatu system menyerap kalor Q dari lingkungan sebesar 1800 J dan terjadi penambahan energi dalam ΔU sebesar 4400 J. Tentukan usaha system tersebut.

Diketahui:

Q = 1800 J

ΔU = 4400 J

tanda positif pada perubahan energi dalam ΔUmenunjukkan adanya penambahan  energi dalam system.

Rumus Menghitung Usaha Dalam Sistem Hukum Termodinamika,

Besarnya usaha dalam suatu system dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

ΔU = Q – W atau

W = Q – ΔU

W = 1800 – (4400)

W = – 2600 J

Tanda negative pada W menunjukkan lingkungan  melakukan usaha sebesar 2600 J terhadap sistem.

3). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Energi Dalam Sistem Menerima Melakukan Usaha,

Suatu system menyerap kalor Q dari lingkungan sebesar 900 J. Tentukan perubahan energi dalam ΔU Jika

a). system melakukan usaha 1300 J terhadap lingkungan

b). lingkungan melakukan usaha 1300 J terhadap system

Diketahui:

Q = 900 J

W = 1300 J (system melakukan usaha)

W = -1300 J (system menerima usaha dari lingkungan)

Rumus Cara Menghitung Perubahan Energi Dalam Saat Sistem Melakukan Usaha,

Besar perubahan energi dalam Ketika system melakukan usaha dapat dinyatakan dengan persamaan dari Hukum I Termodinamika seperti berikut:

ΔU = Q – W

ΔU = 900 – 1300

ΔU = – 400 J

Jadi perubahan energi dalam system 400 J. Tanda negative menunjukkan energi dalam system berukurang sebesar 400 J

Rumus Menghitung Perubahan Energi Dalam Saat Sitem Menerima Usaha Dari Lingkungan,

Besar perubahan energi dalam Ketika system menerima usaha dari lingkungan dapat dinyatakan dengan Hukum I Termodinamika seperti berikut:

ΔU = Q – W

ΔU = 900 – (-1300)

ΔU =  2200 J

Jadi perubahan energi dalam adalah 2200 J. Tanda positif pada perubahan energi ΔU menunjukkan bahwa energi dalam system bertambah dan menjadi 2200 J

4). Contoh Soal Perhitungan Hukum Termodinamika Perubahan Energi Dalam Gas,

Kedalam sejumlah gas dialirkan kalor sebesar 600 joule. Kemudian gas dikenai kerja sebesar 240 joule. Berapakah besar perubahan energi dalam gas?

Diketahui:

Q = 600 joule (system menyerap dari lingkungan)

W = -240 joule (system dikenai kerja atau menerima kerja atau usaha dari lingkungan)

Rumus Mencari Perubahan Energi Dalam Gas,

Perubahan energi dalam gas yang menerima kerja dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

Q = W + ΔU atau

ΔU = Q – W

ΔU = 600 – (-240)

ΔU = 840 joule

Jadi perubahan energi dalam system gas adalah 840 yang berarti energi dalamnya naik.

5). Contoh Soal Hukum I Termodinamikan Perubahan Energi Dalam Gas,

Suatu gas menerima kalor 2000 kalori, menghasilkan usaha sebesar 4000 J. Berapakah perubahan energi dalam pada gas (1 kalori = 4,18 joule)

Diketahui:

Q = 2000 kalori

1 kalori = 4,18 joule

Q = 2000 x 4,18

Q = 8360 J

W = 4000 J

Rumus Menghitung Perubahan Energi Internal Gas Menerima Kalor Menghasilkan Usaha,

Besar Perubahan Energi Dalam gas yang menerima kalor dan menghasilkan usaha atau kerja dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

ΔU = ΔQ – W

ΔU = (8360 – 4000) J

ΔU = 4360 J

Jadi Perubahan energi dalam gas adalah 4360 J

6). Contoh Soal Perhitungan Usaha Gas Tekanan Tetap Hukum Termodinamika,

Suatu gas ideal sebanyak 8 liter pada tekanan 2 atm dipanaskan sehingga volumenya mengembang dengan tekanan konstan sampai mencapai 12 liter. Berapa usaha yang dilakukan oleh gas

Diketahui :

V = 8 liter

P1= 2 atm

V2 = 12 liter

Rumus Hukum Pertama Termodinamika Perhitungan Usaha Sistem Tekanan Konstan,

Usaha pada tekanan konstan dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

W = PΔV

W = 2 x (12 – 8)

W = 8 atm.l atau

W = 810,6 J

Jadi usaha yang dilakukan oleh gas adalah 810,6 J

7). Contoh Soal Hukum Termodinamika Perhitungan Usaha Energi dan Kalor gas,

Sejumlah gas ideal mengalir proses isobaric pada tekanan 2 atm. Jika volumenya berubah dari 3 lt menjadi 4 lt maka tentukan:

a). Usaha gas

b). Pembentukan energi dalam

c). Kalor yang diserap gas

Diketahui:

P = 2 atm = 2 x 105 Pa

VA = 3 lt = 3 x10-3 m3

VB = 4 lt = 4 x 10-3 m3

a). Rumus Menentukan Usaha Yang Dilakukan Gas,

Besarnya usaha yang dilakukan oleh gas dapat dinyatakan sebagai berikut:

W = P (VB – VA)

W = 2 x 105 x (4×10-3 – 3×10-3)

W = 200 joule

b). Rumus Cara Mencari Energi Internal Sistem,

Perubahan energi dalam pada tekanan tetap dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

ΔU = 3/2 n R ΔT

ΔU = 3/2 (n R TB – (n R TA)

ΔU = 3/2 (PB VB – PA VA)

ΔU = 3/2 [(2 x 105 x 4×10-3) – (2 x 105 x 3×10-3)]

ΔU = 3/2 x 200 J

ΔU = 300 J

Jadi, Perubahan energi dalam gas ideal adalah 300 J

c). Rumus Termodinamikan Menghitung Kalor Yang Diserap Gas,

Kalor yang diserap gas dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut:

Q = W + ΔU

Q = 200 + 300 = 500 joule

Jadi, kalor yang diserap gas adalah 500 J.

8). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Energi Dalam Sistem Dengan Menyerap Kalor Dan Melakukan Usaha,

Suatu system menyerap panas 600 kal dan pada saat yang sama melakukan usaha sebesar 500 J. Tentukan perubahan energi internal system tersebut:

Diketahui:

W = 500 J

Q = 600 x 4,184

Q = 2510,4 J

Rumus Mencari Perubahan Energi Dalam Sistem Gas Hukum Termodinamika,  

Besarnya perubahan energi internal atau dalam system yang menyerap kalor dan melakukan usaha kerja dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

Q = W + ΔU atau

ΔU = Q – W

ΔU = 2510,4 – 500

ΔU = 2010,4 J

Jadi, perubahan energi dalam system adalah 2010,4 J

9). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Energi Dalam Sistem Pada Volume Tetap Konstan,

Sebuah system gas mengeluarkan 1000 kal pada keadaan volume konstan. Hitunglah perubahan energi dalam system tersebut:

Diketahui:

Q =  – 1000 kal x 4,184 J/kal

Q = – 4184 J

V = tetap konstan, maka

ΔV = 0, sehingga

W = 0 J

Rumus Mencari Perubahan Energi Dalam Sistem Pada Volume Konstan,

Perubahan energi internal system yang mengeluarkan kalor pada volume konstan dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

Q = W + ΔU atau

ΔU = Q – W

ΔU = – 4184 – 0

ΔU = – 4184 J

Jadi besar perubahan energi dalam system adalah 4184 J

10). Contoh Soal Hukum I Termodinamika Perhitungan Perubahan Energi Internal Sistem Adiabatik,

Sistem gas melakukan usaha sebesar 6 J Ketika memuai secara adiabatic. Tentukan perubahan energi dalam system gas tersebut:

Diketahui:

W = 6 J

Q = 0 (akibat proses adiabatic)

Rumus Mencari Perubahan Energi Internal Sistem Gas Adiabatik,

Proses adiabatik adalah suatu proses perubahan keadaan gas di mana tidak ada kalor (Q) yang masuk atau keluar dari sistem (gas). Jadi pada proses adiabatic Q = 0, sehingga perubahan energi dalam dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

Q = W + ΔU atau

ΔU = Q – W

ΔU = 0 – 6

ΔU = – 6 J

Jadi, perubahan energi dalam system adalah 6 J. Tanda negative menunjukkan terjadi pengurangan energi dalam.

11). Contoh Soal Perhitungan Kalor Yang Diserap Proses Isobarik,

Suatu sistem mengalami proses isobarik. Pada sistem dilakukan usaha sebesar 100 J. Jika perubahan energi dalam sistem ΔU 250 Joule. Tentukan kalor yang diserap system tersebut:

Diketahui:

Usaha dilakukan pada system, maka W bertanda negative

W = –100 joule

ΔU = 250 Joule

Rumus Hukum Pertama Termodinamika Menentukan Besar Kalor Pada Sistem Isobarik,

Jumlah kalor pada system yang mengalami proses isobaric dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

Q = W + ΔU

Q = – 100 + 250

Q = 150 J

Jadi, kalor yag terdapat dalam system adalah 150 J. Tanda positif pada Q menunujukkan bahwa system menyerap kalor.

12). Contoh Soal Ujian Perhitungan.

Suatu sistem menyerap kalor sebanyak 300 kal melakukan kerja 10 l atm, tentukan nilai W, Qdan ∆U baik sistem maupun lingkungan dalam satuan Joule, J

  • Perubahan Pada Sistem.

W = 10 l atm = -10 x 101,325 J =

W = 1013,25 J

Q = 300 kal = 300 x 4,184 J = 1255,2 J

ΔU = ΔQ – W

ΔU = 1255,2 J – (1013,25 J) = 241,95 J

  • Perubahan Lingkungan

W = – 10 l atm = 10 x 101,325 J

W = -1013,25 J

Q = -300 kal = -300 x 4,184 J = -1255,2 J

ΔU = ΔQ – W

ΔU = -1255,2 J – (- 1013,25 J)

ΔU = -241,95 J

Hukum Termodinamikan Kedua.

Hukum kedua termodinamika kimia menyatakan arah suatu proses dan kespontanan suatu reaksi. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa, walaupun energi semesta tetap, tetapi selalu terjadi pertukaran energi di antara sistem dan lingkung…………

Alkohol: Pengertian Rumus Menentukan Tatanama IUPAC Struktur Jenis Sifat Isomer Posisi Gugus Fungsi Optik Karbon Asimetrik Kiral Contoh Soal 6

Pengertian  Alkohol. Alkohol merupakan senyawa organik yang memiliki satu atau lebih gugus fungsi hidroksil (-OH) yang terikat pada atom karbon pada ...

Cara Menghitung Energi Kalor Reaksi Bahan Bakar: LPG, Bensin, Metanol, Etanol, Metana, Arang Kayu, Contoh Soal.

Pengertian Pembakaran: Reaksi pembakaran adalah reaksi antara bahan bakar dengan oksigen yang akan menghasilkan panas (kalor) dan gas hasil pembakaran...

Contoh Soal Perhitungan Entalpi Reaksi Kimia.

1). Contoh Soal Perhitungan Kalor Pembakaran Karbon Perhatikan reaksi pembakaran karbon menjadi gas karbon dioksida seperti ditunjukan dengan persamaan...

Elektron, Proton, Neutron: Partikel Dasar Struktur Atom Pengertian Rumus Perhitungan Contoh Soal.

Pengertian Atom: Atom dibangun oleh partikel- partikel subatom yaitu elektron, proton dan neutron. Proton dan neutron terletak dalam inti atom, sedangkan...

Gaya van der Waals. Pengertian, Penjelasan Contohnya.

Pengetian Gaya Van de Waals.   Gaya van der waals adalah  gaya tarik listrik yang terjadi antara partikel – partikel yang memiliki muatan. Partikel – pa...

Hipotesis Hukum Tetapan Avogadro: Pengertian Rumus Volume Molar Standar STP RTP Non Standar Contoh Soal Perhitungan 14

Pengertian Hukum Avogadro.  Hukum Avogadro menyatakan, bahwa  pada temperatur dan tekanan yang sama, gas- gas dengan volume yang sama, akan mempunyai j...

Hukum 1 Termodinamika: Pengertian Perubahan Energi Internal Usaha Kalor Sistem Lingkungan Contoh Soal Rumus Perhitungan 12

Pengertian Sistem Pada Termokimia: Sistem adalah bagian dari semesta, baik nyata maupun konseptual yang dibatasi oleh batas batas fisik  tertentu atau ...

Hukum Faraday: Pengertian, Reaksi Sel Elektrokimia, Elektrolisis, Contoh Soal Rumus Perhitungan.

Pengertian Hukum Faraday: Michael Faraday adalah seorang pakar Kimia-Fisika Inggris. Faraday menyatakan bahwa sel elektrolisis dapat digunakan untuk menentukan...

Hukum Gas Boyle Charles Gay Lussac: Pengertian Tekanan Volume Suhu Contoh Soal Perhitungan 11

Hukum Boyle – Gay Lussac merupakan gabungan dari tiga hukum yang menjelaskan tentang perilaku variabel gas, yaitu hukum Boyle, Hukum Charles, dan hukum G...

Hukum Hess: Rumus Contoh Perhitungan Kalor Perubahan Entalpi Reaksi Kimia.

Pengertian Hukum Hess.  Hukum Hess menyatakan bahwa kalor (dalam hal ini entalpi) yang menyertai suatu reaksi kimia tidak bergantung pada jalan yang d...

Hukum Kekekalan Massa Reaksi Kimia: Pengertian Rumus Perhitungan Contoh Soal

Pengertian Kekekalan Massa: Awalnya hukum kekekalan massa diajukan oleh ilmuwann bernama Mikhail Lomonosov (1748) setelah dapat membuktikannya melalui...

Hukum Termodinamika Kedua.

Pengertian.  Hukum kedua termodinamika kimia menyatakan arah suatu proses dan kespontanan suatu reaksi. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa, walaupun ...

Ikatan Hidrogen. Pengertian, Penjelasan Contohnya

Pengertian Ikatan Hidrogen.  Ikatan hidrogen adalah ikatan tambahan berupa daya tarik listrik antara atom hidrogen dengan unsur elektronegtif, sedangkan ...

Isotop, Isobar, Isoton: Pengertian Contoh Rumus Perhitungan Soal Ujian

Pengertian Atom: Atom tersusun dari partikel pertikel subatom yaitu proton, neutron, electron. Proton dan neutron terletak di dalam inti atom. Sedangkan...

Jenis Bahan Pewarna Alami Untuk Makanan

Pengertian Bahan Pewarna Alami Makanan.  Berdasarkan pada fungsinya, zat aditif atau bahan yang ditambahkan pada makanan dapat digolongkan menjadi bahan ...

Daftar Pustaka:

  1. Sunarya, Yayan, 2014, “Kimia Dasar 1, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Ketiga, Yrama Widya, Bandung.
  2. Sunarya, Yayan, 2013, “Kimia Dasar 2, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Kedua, Yrama Widya, Bandung.
  3. Syukri, S., 1999, “Kimia Dasar 2”, Jillid 2, Penerbit ITB, Bandung.
  4. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  5. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  6. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  7. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  8. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  9. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  10. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  11. Hukum Pertama Termodinamika: Pengertian Perubahan Energi Internal Usaha Kalor Sistem Lingkungan Contoh Soal Rumus Perhitungan.