Apa Itu Entropi dan Bagaimana Cara Menghitungnya?
Es adalah air yang memadat/membeku. Dalam keadaan padat molekulnya tersusun rapi dengan tingkat keteraturan tertentu. Ketika diberi kalor, maka es akan mencair menjadi air. Pada saat seperti ini molekul air akan mulai bergerak secara acak dan keteraturannya berkurang.
Proses mencairnya es dapat terjadi serta-merta, artinya jika dibiarkan es itu dalam ruang terbuka maka ia akan mencair dengan sendirinya. Proses mencairnya es adalah proses spontan.
Tetapi membekukan es membutuhkan energi,misalnnya diletakkan pada frezer kulkas. Artinya proses membuat molekul air lebih teratur (dibekukan) lebih sulit dibandingkan membuat molekulnya bergerak acak (tidak teratur).
Dari penjelasan diatas dapat kita simpulkan bahwa proses spontan meningkatkan ketidakteraturan karena proses spontan lebih mudah terjadi dibandingkan proses tidak spontan.
Derajat ketidakteraturan partikel dalam sistem disebut dengan entropi (S) dan merupakan salah satu besaran termodinamika.
Jika pada sistem terjadi proses endoterm (energi dari lingkungan ke sistem) maka entropi akan bertambah atau sebaliknya jika terjadi proses eksoterm (energi dari sistem ke lingkungan) maka entropi berkurang.
Sama halnya dengan besaran termodinamika lain, kita tidak bisa menentukan besarnya entropi, melainkan hanya perubahannya saja. Perubahan entropi bergantung pada besarnya kalor dan suhu sistem dan hubungan ketiganya dapat ditulis sebagai berikut :
∆S = q/T
Kita anggap kalor yang diberikan kepada sistem besarnya sama dan dilakukan pada dua suhu yang berbeda. Pada suhu rendah akan didapatkan perubahan entropinya (∆S) akan besar sehingga entropi sistem juga besar (lihat rumus ∆S berbanding terbalik dengan T).
Tetapi jika suhunya tinggi, maka harga perubahan entropi menjadi lebih kecil dan entropinya juga kecil. Dari penjelasan ini dapat kita simpulkan bahwa memberi kalor sebesar q pada sistem akan mengubah entropi lebih besar pada suhu rendap dibandingkan pada suhu tinggi.
Yang akan kita pelajari pada artikel ini adalah bagaimana menentukan entropi sistem pada keadaan isotermal. Keadaan isotermal adalah keadaan sistem pada suhu tetap yang mencangkup peristiwa kompresi/ekspansi, perubahan wujud dan reaksi kimia.
Proses ekspansi/kompresi isotermal
Perubahan entropi pada ekspansi isotermal bergantung pada perubahan volume.
Contoh Soal :
4 gram O2 berekpansi pada suhu tetap yaitu 27 degC dari volume 3 L sampai 6 L. tentukanlah perubahan entropi pada proses reversibel dan ireversilbel?
Penyelesaian :
Pada proses isotermal q = -w (kalor = kerja)
Cara mencari kerja pada proses reversibel
W = - n R T ln V2/V1
= - 4/32 x 8,314 x 300 ln 6/3
= - 0,125 x 8,314 x 300 x 0,69
= - 216,12 J
Maka perubahan entropi proses reversibel adalah :
∆S = q/T
= - (w)/T
= - (-216,12)/300
= 0,72 J/K
Perubahan entropi suatu proses tidak dihitung dari proses irreversibel, melainkan dari proses reversibel. Sehingga entalpi kedua proses tersebut sama yaitu 0,72 J/K
Proses isotermal pada peralihan wujud
Air membeku pada suhu 0 degC sedangkan mendidih pada suhu 100 degC. Proses membeku dan mendidihnya air selalu terjadi pada suhu itu, maka artinya proses paralihan wujud berlangsung isotermal.
Peralihan wujud misalnya menguap membutuhan kalor dan kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 mol zat dengan tekanan 1 atm pada titik didih nya disebut dengan kalor penguapan. Maka entropi pada proses penguapan dapat dihitung dengan rmenggunakan rumus :
∆S = q/T
= n x ∆Hvap/Tb
Dengan :
Sedangkan untuk menghitung entropi perubahan wujud padat ke cair digunakan rumus :
∆S = q/T
= n x ∆Hfus/Tfus
Dengan :
∆Hfus = kalor peleburan
Tfus = titik lebur/cair
Contoh Soal :
Tentukanlah perubahan entropi penguapan (86 degC) alkohol (C2H5OH) sebanyak 184 gram yang mempunyai kalor penguapan sebesar 100 kJ/mol?
Penyelesaian :
∆S = q/T
= n x ∆Hvap/Tb
= 184/46 x 100/(86 + 271)
= 400/357
= 1,12 kJ/K
Proses mencairnya es dapat terjadi serta-merta, artinya jika dibiarkan es itu dalam ruang terbuka maka ia akan mencair dengan sendirinya. Proses mencairnya es adalah proses spontan.
 |
| Air memiliki entropi yang lebih besar dibandingkan es. Sumber gambar : wikimedia commons |
Dari penjelasan diatas dapat kita simpulkan bahwa proses spontan meningkatkan ketidakteraturan karena proses spontan lebih mudah terjadi dibandingkan proses tidak spontan.
Derajat ketidakteraturan partikel dalam sistem disebut dengan entropi (S) dan merupakan salah satu besaran termodinamika.
Jika pada sistem terjadi proses endoterm (energi dari lingkungan ke sistem) maka entropi akan bertambah atau sebaliknya jika terjadi proses eksoterm (energi dari sistem ke lingkungan) maka entropi berkurang.
Sama halnya dengan besaran termodinamika lain, kita tidak bisa menentukan besarnya entropi, melainkan hanya perubahannya saja. Perubahan entropi bergantung pada besarnya kalor dan suhu sistem dan hubungan ketiganya dapat ditulis sebagai berikut :
∆S = q/T
Kita anggap kalor yang diberikan kepada sistem besarnya sama dan dilakukan pada dua suhu yang berbeda. Pada suhu rendah akan didapatkan perubahan entropinya (∆S) akan besar sehingga entropi sistem juga besar (lihat rumus ∆S berbanding terbalik dengan T).
Tetapi jika suhunya tinggi, maka harga perubahan entropi menjadi lebih kecil dan entropinya juga kecil. Dari penjelasan ini dapat kita simpulkan bahwa memberi kalor sebesar q pada sistem akan mengubah entropi lebih besar pada suhu rendap dibandingkan pada suhu tinggi.
Yang akan kita pelajari pada artikel ini adalah bagaimana menentukan entropi sistem pada keadaan isotermal. Keadaan isotermal adalah keadaan sistem pada suhu tetap yang mencangkup peristiwa kompresi/ekspansi, perubahan wujud dan reaksi kimia.
Proses ekspansi/kompresi isotermal
Perubahan entropi pada ekspansi isotermal bergantung pada perubahan volume.
Contoh Soal :
4 gram O2 berekpansi pada suhu tetap yaitu 27 degC dari volume 3 L sampai 6 L. tentukanlah perubahan entropi pada proses reversibel dan ireversilbel?
Penyelesaian :
Pada proses isotermal q = -w (kalor = kerja)
Cara mencari kerja pada proses reversibel
W = - n R T ln V2/V1
= - 4/32 x 8,314 x 300 ln 6/3
= - 0,125 x 8,314 x 300 x 0,69
= - 216,12 J
Maka perubahan entropi proses reversibel adalah :
∆S = q/T
= - (w)/T
= - (-216,12)/300
= 0,72 J/K
Perubahan entropi suatu proses tidak dihitung dari proses irreversibel, melainkan dari proses reversibel. Sehingga entalpi kedua proses tersebut sama yaitu 0,72 J/K
Proses isotermal pada peralihan wujud
Air membeku pada suhu 0 degC sedangkan mendidih pada suhu 100 degC. Proses membeku dan mendidihnya air selalu terjadi pada suhu itu, maka artinya proses paralihan wujud berlangsung isotermal.
Peralihan wujud misalnya menguap membutuhan kalor dan kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 mol zat dengan tekanan 1 atm pada titik didih nya disebut dengan kalor penguapan. Maka entropi pada proses penguapan dapat dihitung dengan rmenggunakan rumus :
∆S = q/T
= n x ∆Hvap/Tb
Dengan :
Sedangkan untuk menghitung entropi perubahan wujud padat ke cair digunakan rumus :
∆S = q/T
= n x ∆Hfus/Tfus
Dengan :
∆Hfus = kalor peleburan
Tfus = titik lebur/cair
Contoh Soal :
Tentukanlah perubahan entropi penguapan (86 degC) alkohol (C2H5OH) sebanyak 184 gram yang mempunyai kalor penguapan sebesar 100 kJ/mol?
Penyelesaian :
∆S = q/T
= n x ∆Hvap/Tb
= 184/46 x 100/(86 + 271)
= 400/357
= 1,12 kJ/K
Posting Komentar untuk "Apa Itu Entropi dan Bagaimana Cara Menghitungnya?"