pengertian thermokimia

Thermokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi (dalam hal ini panas) yang menyertai reaksi kimia. Disebabkan dalam bab ini kita membahas mengenai thermokimia maka penting sekali untuk memahami konsep-konsep umum yang terdapat dalam thermodinamika, yaitu ilmu yang mempelajari tentang energi dan transformasinya.

Energi & Hukum Kekekalan Energi
Ok, kita mulai dengan membahas tentang energi. Apa yang dimaksud dengan energi? Energi dapat di definisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja(usaha) atau mentransfer panas. Lalu dimana letak perbedaan antar keduanya?

Panas adalah energi yang menyebabkan obyek mengalami kenaikan temperatur.

Kerja(usaha) adalah energi yang menyebabkan benda yang memiliki massa tertentu menjadi bergerak.

Salah satu klasifikasi energi yang umum dibedakan atas dua jenis yaitu Energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial adalah energi dari suatu benda disebabkan karena posisinya, komposisi kimia yang dimiliki oleh benda, atau kondisinya. Sedangkan energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena gerakannya.

Hukum kekekalan energi atau biasa disebut juga sebagai hukum thermodinamika pertama menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan namun energi hanya dapat dirubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya. Begitu pula bahwa energi juga dapat di pindahkan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya.

Sistem & Lingkungan
Sistem adalah bagian dari alam semesta yang kita fokuskan atau kita perhatikan, sedangkan lingkungan adalah semua hal yang ada di luar sistem. Bila kita berbicara tentang reaksi kimia maka sistem adalah reaktan dan produknya sedangkan lingkungannya adalah tempat dimana reaksi itu berada (contoh tabung reaksi, beaker) plus udara atau material thermal lain yang kontak dengan sistem tersebut.

Sitem dibedakan atas tiga jenis yaitu,

  1. Sistem terbuka (ada perubahan energi dan massa)
  2. Sistem tertutup (hanya perubahan energi yang terjadi)
  3. Sistem terisolasi (tidak ada perubahan energi dan massa)

Berikut gambar tiga contoh sistem diatas.

Transfer Panas dan Kerja(Usaha) Antar Sistem-Lingkungan
Di dalam sistem energi dapat ditransfer dalam bentuk panas maupun kerja(usaha). Dalam bentuk panas maka transfer energi akan menghasilkan perubahan temperatur. Sedangkan dalam bentuk kerja(usaha) akan menghasilkan aksi pergerakan yang melawan gaya yang telah bekerja pada sistem.

Gambar berikut adalah contoh silinder yang berisi gas dimana dibagian atasnya di beri piston yang bisa bergerak bebas. Bila gas didalam silinder kita sebut sebagai sistem dan gas ini akhirnya mengembang maka dikatakan sistem melakukan kerja ke lingkungan begitu dengan sebaliknya.

Berdasarkan arah bagaimana panas dan kerja(usaha) ditranser oleh sistem maka kita bisa memberikan tanda untuk panas (q) serta kerja (w) untuk sistem tersebut.

Dari gambar diatas maka dapat dijelaskan sebagai berikut jika panas diserap oleh sistem dari lingkungan maka akan terjadi perubahan secara endotermik sedangkan jika panas dikeluarkan oleh sistem ke lingkungan maka yang terjadi adalah perubahan eksotermik.

Energi Dalam (U) dan Entalpi (H)
Total semua kandungan berbagai jenis energi yang mungkin dimiliki oleh suatu substansi disebut sebagai ‘energi dalam’ dilambangkan dengan huruh ‘U’ atau kadang dengan huruf ‘E’ . Energi dalam mutlak suatu substansi tidak dapat diukur namun perubahan (delta) energi dalamnya dari keadaan mula-mula ke keadaan akhir (setelah adanya transfer energi) dapat diukur.

Persamaan paling bawah adalah bentuk lain dari hukum thermodinamika yang pertama, dimana total perubahan energi adalah sebanding dengan jumlah panas dan kerja yang ditransfer antara sistem dan linkungan. Energi dalam suatu sistem adalah fungsi keadaaan (state function) dimana energi dalam tidak dipengaruhi oleh jalan atau rute untuk mencapai suatu keadaan tersebut namun hanya dipengaruhi oleh keadaan awal dan keadaan akhir dari sistem tersebut.

Perhatikan gambar diatas, untuk membuat 50 gram air bersuhu 50 derajat celcius anda bisa membuat dengan memanaskan 50 gram es hingga mencapai suhu 50 derajat atau dengan mendinginkan 50 gram air bersuhu 100 derajat. Inilah yang disebut sebagai fungsi keadaan.

Untuk mendiskripsikan proses thermodinamika kimia dan fisika umumnya kimiawan lebih suka menggunakan entalpi (H) yaitu penjumlahan antara energi dalam dengan perkalian antara tekanan dan volume.

dimana qp adalah panas reaksi pada keadaan tekanan tetap. Sehingga dari persamaan diatas dapat disimpulkan jika proses kimia atau fisika dilakukan pada tekanan tetap dimana kerja(usaha) yang dihasilkan hanya terjadi karena peristiwa ekspansi atau kontraksi sistem maka panas yang mengalir dalam sistem akan sama dengan perubahan entalpi sistem.

Referensi

http://apple.niu.edu.tw/ezfiles/0/1000/img/48/wang_chemistry_ch08.pdf
https://web.ung.edu/media/chemistry/Chapter5/Chapter5-Thermochemistry.pdfhttps://www.unf.edu/~michael.lufaso/chem2045/Chapter5.pdf
https://people.bath.ac.uk/chsataj/TD%20lecture%203%20.pdf
http://www1.udel.edu/chem/sametz/101Fall09/Ch5temp.pdf