ENTALPHYSebelumnya, reaksi terjadi pada volume konstan , tetapi

kebanyakan persamaan reaksi terjadi pada tekanan konstan.

maka Panas Reaksi pada tekanan tetap (qp) yaitu:

hukum termodinamika I:

∆E = Q - W

= Q – Pekst . ∆V

Dengan menyusun kembali persamaan di atas

E2 – E1 = qp – Pekst (V2 - V1) atau:

qp = (E2 + PV2) - (E1 + PV1)

Bila didefinisikan suatu fungsi baru entalpi sebagai:

H = E + PV

Maka setelah disubstitusikan akan diperoleh

qp = H2 - H1 = ∆H

Terlihat bahwa kenaikan entalpi sama dengan panas yang

diserap apabila tidak ada kerja lain kecuali kerja P ∆V.

2

Hukum I Termodinamika dapat ditulis sebagai:

Q = d(nU) + P d(nV)

Untuk proses dengan P konstan:

Q = d(nU) + d(nPV) = d{n (U + PV)}

Didefinisikan sebagai enthalpy (H)

H = U + PV

Persamaan di atas dapat ditulis sebagai:

Q = d(nH)

Q = n H

(2.8)

Untuk n = 1 Q = H (2.9)

d(nU) = Q P d(nV)

3

KAPASITAS PANAS PADA P KONSTAN

PP T

HC

Untuk sistem tertutup yang mengalami proses pada P konstan:

dH = CP dT (P konstan)

2

1

T

TP dTCH (P konstan)

Untuk proses reversibel pada P konstan:

2

1

T

TP dTCnHnQ (P konstan)

Untuk proses dengan P konstan Q = H

(2.14)

(2.15)

4

CONTOH 2.2

Udara pada 1 bar dan 298,15K dikompresi menjadi 5 bar dan 298,15 K melalui 2 proses yang berbeda:

a) Pendinginan pada P konstan diikuti dengan pemanasan pada V konstan

b) Pemanasan pada V konstan diikuti dengan pendinginan pada P konstan

Hitung panas dan usaha yang diperlukan, juga U dan H udara untuk tiap alur proses. Kapasitas panas udara dianggap tidak tergantung pada temperatur:CV = 20,78 J mol-1 K-1 dan CP = 29,10 J mol-1 K-1

Untuk udara dianggap berlaku hubungan:

konstanT

PV

Pada 298,15K dan 1 bar Vudara = 0,02479 m3 mol-1

5

PENYELESAIAN

Pa

Pb

Va = VdVb = Vc

1

2

3

4 (soal a)

(soal b)

(1 bar)T = 298 K

6

konstanT

PV

2

22

1

11

TVP

TVP

T1 = T2 P1V1 = P2 V2

molmPP

VV 3

2

112 004958,0

51

02479,0

(a) Proses pendinginan pada P konstan (1-3)

3

33

1

11

TVP

TVP

P1 = P3

3

2

3

3

1

1

TV

TV

TV

V2 = V3

KVV

TT 63,5902479,0

004958,015,298

1

213

P1

P2

V1V2

1

2

3

4

7

Q = H = CP T

= (29,10) (59,63 – 298,15)

= 6.941 J/mol

U = H – (PV) = H – P V

= – 6.941 – (1 105) (0,004958 – 0,02479)

= – 4.958 J/mol

H = U + (PV)

U = Q + W

W = U – Q = – 4.958 + 6.941 = 1.983 J/mol

Pendinginan pada P konstan (1-3)

8

Q = U = CV T = (20,78) (298,15 – 59,63) = 4.958 J/mol

H = U + (PV) = H + V P

= 4.958 + 0,004958 (5 – 1) 105 = 6.941 J/molU = Q + W

W = U – Q = 4.958 – 4.958 = 0 J/mol

Pemanasan pada V konstan (3-2)

Untuk keseluruhan proses

Q = 6.941 + 4.958 = 1.983 J/mol

W = 1.983 + 0 = 1.983 J/mol

U = 4.958 + 4.958 = 0 J/mol

H = 6.941 + 6.941 = 0 J/mol

P1

P2

V1V2

1

2

3

4

9

(b) Proses pemanasan pada V konstan (1 – 4)

4

44

1

11

TVP

TVP

V1 = V4

P4 = P2

4

2

4

4

1

1

TP

TP

TP

KPP

TT 75,490.115

15,2981

214

Q = U = CV T

= (20,78) (1.490,75 – 298,15) = 24.788 JU = Q + W W = U – Q = 0

H = U + (PV) = U + V P

= 24.788 + 0,02479 (5 – 1) 105 = 34.704 J

P1

P2

V1V2

1

2

3

4

10

Pendinginan pada P konstan (4 – 1)

Q = H = CP T

= (29,10) (298,15 – 1.490,75) = – 34.704 J

U = H – (PV) = H – P V

= – 34.704 – (5 105) (0,004958 – 0,02479) = – 24.788 J

U = Q + W

W = U – Q = – 24.788 + 34.704 = 9.914 J

Q = 24.788 – 34.704 = - 9.916 J

W = 0 + 9.914 = 9.914 J

U = 24.788 – 24.788 = 0 J

H = 34.704 – 34.704 = 0 J

Untuk keseluruhan proses

P1

P2

V1V2

1

2

3

4

11

SOALHitung H dan U untuk udara yang mengalami per-ubahan dari keadaan mula-mula 40F dan 10 atm ke keadaan akhir 140F dan 1 atm. Anggap bahwa untuk udara berlaku:

konstanT

PV

Pada 40F dan 10 atm, volum molar udara V = 36,49 (ft3) (lb mol)-1. Kapasitas panas udara dianggap konstan, CV = 5 dan CP = 7 (Btu) (lb mol)-1 (F)-1.

TA = 40F = (40 + 459,67) R = 499,67 R

TC = 140F = (140 + 459,67) R = 599,67 R

12

U dan H merupakan state function, sehingga nilainya tidak tergantung pada jalannya proses.

Untuk memudahkan, maka proses dibagi 2:

a. Pendinginan pada V konstan (A-B)

b. Pemanasan pada P konstan (B-C)

hingga dicapai kondisi akhir.

a

b

A

P(atm)

V

1

10

40F140F

VA VC

CB