Archive for the Entropi dan Energi Bebas Category

Latihan Soal No. 1-14

Posted in Bank Soal with tags , , , , , on Mei 13, 2012 by isepmalik

1. Ramalkan apakah proses spontan atau reversibel:

(a)   Bola billiard dilemparkan ke atas

(b)   Bola tennis bergelinding dari atas bukit sampai ke lereng

(c)    Bola sepak ditendang kena muka orang

(d)   Besi berkarat

2. Ramalkan perubahan entropi pada proses berikut:

(a)   Gula pasir ditambahkan ke dalam air membentuk larutan

(b)   Uap iodium menyublim pada permukaan tutup wadah membentuk kristal

(c)    Angin berpindah ke tekanan yang lebih rendah

3. Untuk setiap pasangan berikut, pilih zat yang memiliki entropi posisional paling tinggi pada suhu tertentu.

(a)   Dry ice dan gas CO2

(b)   Gas N2 pada 1 atm dan gas N2 pada 0,5 atm

4. Ramalkan tanda DS0 untuk reaksi berikut:

(a)   Penguraian termal kalsium karbonat;

(b)   Oskidasi SO2 di udara?

5. Etanol cair, C2H5O(l) pada 250C mempunyai entropi 161 J/(mol.K), berapa entropi uapnya pada 250C?

6. Hitung perubahan entropi 3 mol argon bila gas tersebut pertama dipanaskan pada tekanan ettap dari 280 K sampai 360 K, kemudian ditekan secara isotermal sampai volum setengah dari keadaan semula.

7. Gunakan entropi molar standar dari data, hitung DS0 untuk reaksi berikut:

N2(g) + 2O2(g) ® 2NO2(g)

Dimana pereaksi dan produk pada 250C dan tekanan 1 atm.

8. Entalpi molar peleburan air adalah 6,02 kJ/mol pada 00C dan entalpi molar penguapan air 40,7 kJ/mol pada 1000C. Hitung perubahan entropi penguapan, DSvap dan perubahan entropi peleburan DSfus.

9. Gunakan data entropi molar standar untuk menghitung perubahan entropi reaksi berikut pada keadaan standar:

N2H4(l) + O2(g) ® 2H2O(g) + N2(g)

10. Hitung perubahan entropi standar untuk reaksi berikut pada keadaan standar:

a. 2NiS(s) + 3O2(g) ® 2SO2(g) + 2NiO(s)

b. Al2O3(s) + 3H2(g) ® 2Al(s) + 3H2O(g)

c. 2SO2(g) + O2(g) ® 2SO3(g)

11. Berapa perubahan energi bebas standar untuk reaksi berikut pada 250C?

N2(g) + 3H2(g) ® 2NH3(g)

Gunakan nilai DHf0 dan S0 dari tabel.

12. Hitung perubahan energi bebas standar untuk pembakaran satu mol etanol pada 250C?

C2H5OH(l) + 3O2(g) ® 2CO2(g) + 3H2O(g)

Gunakan energi bebas pembentukan standar.

13. Manakah reaksi berikut yang berlangsung spontan menurut arah yang dituliskan

a. C(s,grf) + 2H2(g) ® CH4(g)

b. 2H2(g) + O2(g) ® 2H2O(l)

14. Salah satu pembuatan metanol adalah melibatkan reaksi karbon monoksida dan gas hidrogen. Hitung DG0 untuk reaksi tersebut dimana gas CO pada 5 atm dan gas H2 pada 3 atm diubah menjadi metanol cair.

Iklan

Entropi dan Energi Bebas

Posted in Entropi dan Energi Bebas with tags , , , , , on April 27, 2012 by isepmalik

  • Hukum pertama termodinamika, yang menyatakana bahwa energi semesta (sistem plus lingkungan) tetap, tidak memberikan petunjuk apapun tentang mengapa proses tertentu berlangsung spontan dalam arah tertentu, sedangkan proses sebaliknya tidak. Suatu proses dikatakan spontan bila proses itu terjadi tanpa campur tangan luar sistem. Daya pendorong untuk proses spontan dijelaskan dalam bentuk entropi (S). Entropi adalah fungsi termodinamik yang dapat dipandang sebagai ukuran kegalauan atau ketidakteraturan.
  • Ketidakteraturan menguraikan jumlah susunan (posisi dan/atau tingkat energi) yang tersedia untuk sistem eksis dalam tatanan yang ada. Sifat kespontanan menuju ke arah tatanan yang mempunyai peluang paling tinggi.
  • Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa untuk setiap proses spontan selalu terdapat kenaikan dalam hal entropi semesta. Dengan menggunakan konsep entropi, hukum kedua termodinamika dikembangkan untuk meramalkan arah suatu proses yang berlangsung spontan. Namun demikian, hukum termodinamik tidak dapat meramalkan laju suatu proses spontan.
  • Kita dapat meramalkan apakah suatu proses dapat terjadi secara spontan dengan mempertimbangkan perubahan entropi yang terjadi dalam sistem dan lingkungan:

∆Ssmt = ∆Ssis + ∆Sling

Untuk proses pada suhu dan tekanan tetap, ∆Ssis didominasi oleh perubahan entropi posisional, dan ∆Sling ditentukan oleh aliran kalor:

∆Sling =

  • Tanda ∆Sling bergantung pada arah aliran kalor. ∆Sling positif untuk proses eksoterm dan negatif untuk proses endoterm. Namun demikian, ∆Sling bergantung pada besarnya energi yang mengalir sebagai kalor dan suhu ketika kalor ditransfer. Jadi secara signifikan, keeksotermalan sebagai daya pendorong untuk suatu proses bergantung pada suhu ketika proses terjadi.
  • Untuk reaksi kimia, perubahan entropi di dalam sistem didominasi oleh perubahan dalam jumlah molekul-molekul gas. Bila hasil reaksi memproduksi sejumlah molekul gas yang lebih sedikit daripada pereaksi berarti menurunkan entropi. Struktur molekul juga berperan penting dalam perubahan entropi. Umumnya, molekul kompleks mempunyai entropi standar lebih tinggi daripada struktur molekul yang lebih sederhana.
  • Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi kristal sempurna pada 0 K adalah nol. Di atas suhu ini, molekul-molekul di dalam kristal mulai bergetar dan ketidakteraturan mulai tercipta.
  • Energi bebas (G) adalah fungsi termodinamika yang didefinisikan melalui hubungan

G = H – TS

Suatu proses yang berlangsung pada suhu dan tekanan tetap akan spontan ke arah dimana energi bebasnya menurun.

  • Perubahan energi bebas standar (∆G0) adalah perubahan energi bebas yang akan terjadi jika pereaksi dalam keadaan standar diubah menjadi hasil reaksi juga dalam keadaan standar. Karena energi bebas adalah fungsi keadaan, kita dapat menggunakan prosedur serupa yang diterapkan oleh hukum Hess untuk menghitung perubahan energi bebas, contohnya:

dengan ∆G0f adalah perubahan energi bebas pembentukan standar suatu zat. Dengan kata lain yaitu perubahan energi bebas pembentukan satu mol zat dari unsur-unsur penyusunnya dimana semua pereaksi dan produk reaksi diukur pada keadaan standar. Energi bebas pembentukan standar untuk unsur adalah nol.

  • Suatu kerja maksimum yang berguna diperoleh dari proses reversible pada suhu dan tekanan tetap adalah sama dengan perubahan dalam energi bebas” wmaks = ∆G. Pada setiap proses nyata, kerja sesungguhnya yang dapat dicapai kurang dari wmaks. Bila energi yang digunakan untuk melakukan kerja, energi total tetap, tapi kurang berguna.

(Sumber: Yayan Sunarya. (200). Kimia Dasar: Prinsip-prinsip Kimia Terkini Jilid 1. Bandung: Alkemi Grafisindo Press. Hal: 162).