Entalpi

Entalpi adalah kaidah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah energi dalam, volume dan tekanan panas dari suatu zat.^[1] Satuan SI dari entalpi adalah joule, namun digunakan juga satuan British thermal unit dan kalori. Total entalpi (H) tidak bisa diukur langsung. Sama seperti pada mekanika klasik, hanya perubahannya yang dapat dinilai. Entalpi merupakan potensial termodinamika, maka untuk mengukur entalpi suatu sistem, kita harus menentukan titik reference terlebih dahulu, baru kita dapat mengukur perubahan entalpi ΔH. . Perubahan ΔH bernilai positif untuk reaksi endoterm dan negatif untuk eksoterm.

Untuk proses dengan tekanan konstan, ΔH sama dengan perubahan energi dalam sistem ditambah kerja yang dilakukan sistem pada lingkungannya.^[2] Maka, perubahan entalpi pada kondisi ini adalah panas yang diserap atau dilepas melalui reaksi kimia atau perpindahan panas eksternal.

Entalpi gas ideal, solid, dan liquid tidak tergantung pada tekanan. Benda nyata pada temperatur dan tekanan ruang biasanya kurang lebih mengikuti sifat ini, sehingga dapat menyederhanakan perhitungan entalpi.

Definisi formal

Entalpi dari suatu sistem homogen didefinisikan sebagai:^[3]^[4]

H=U+pV\,

di mana:

H = entalpi sistem (joule)
U = energi dalam (joule)
P = tekanan dari sistem (Pa)
V = volume sistem ( $m^{3}$ )

Entalpi adalah properti ekstensif yang berarti untuk sistem homogen, besarnya berbanding lurus dengan ukuran sistem. Terkadang digunakan juga entalpi spesifik h =H/m dengan m adalah massa sistem, atau entalpi molar H_m = H/n, dengan n adalah jumlah mol (h dan H_m adalah properti intensif. Untuk sistem tak homogen, entalpi adalah jumlahan entalpi dari beberapa subsistem

H=\Sigma _{k}H_{k}

dengan k merujuk pada beberapa subsistem. Pada kasus untuk nilai p, T, dan komposisi yang berbeda-beda maka jumlah menjadi integral:

H=\int \rho h\mathrm {d} V,

dengan ρ adalah densitas.

Entalpi H(S,p) dari suatu sistem homogen dapat diturunkan sebagai fungsi karakteristik S dan tekanan p sebagai berikut: kita mulai dari hukum pertama termodinamika untuk sistem tertutup

\mathrm {d} U=\delta Q-\delta W.

Disini, δQ adalah sejumlah kecil panas yang ditambahkan dalam sistem dan δW adalah sejumlah kerja yang dilakukan sistem. Untuk sistem homohen hanya proses reversibel yang dapat berlangsung sehingga hukum kedua termodinamika menyatakan δQ = TdS dengan T adalah temperatur absolut sistem. Jika hanya kerja PV yang ada, δW = pdV. Sehingga

\mathrm {d} U=T\mathrm {d} S-p\mathrm {d} V.

Menambahkan d(pV) di kedua sisi sehingga menjadi

\mathrm {d} U+\mathrm {d} (pV)=T\mathrm {d} S-p\mathrm {d} V+\mathrm {d} (pV)

atau

\mathrm {d} (U+pV)=T\mathrm {d} S+V\mathrm {d} p.

Maka

\mathrm {d} H(S,p)=T\mathrm {d} S+V\mathrm {d} p.

Jenis

Entalpi pembentukan

Entalpi pembentukan adalah perubahan sejumlah panas dari pembentukan tiap 1 mol suatu senyawa dari unsur-unsurnya pada keadaan normal. Standar nilai normal ditentukan pada suhu 298 ^oK dan tekanan 100 kPa. Pada unsur bebas, entalpi pembentukan memiliki standar bernilai nol. Entalpi pembentukan pada kondisi standar disimbolkan dengan Δ𝐻_𝑓^𝑜. Penggabungan entalpi pembentukan unsur atau senyawa dapat digunakan untuk menghitung perubahan entalpi dalam reaksi kimia. Persamaan yang digunakan dalam menentukan perubahan entalpi reaksi yaitu: Δ𝐻^𝑜(reaksi) = ΣΔ𝐻_𝑓^𝑜(produk) - ΣΔ𝐻_𝑓^𝑜(reaktan).^[5]

Entalpi atomisasi

Entalpi atomisasi adalah kebutuhan energi untuk menghasilkan 1 mol atom gas pada suatu unsur. Nilai entalpi atomisasi ditentukan selama suatu unsur berada pada temperatur ruang dalam fasa normalnya . Entalpi atomisasi digunakan untuk mengukur pembentukan senyawa logam melalui pemutusan ikatan logam.^[6]

Entalpi pembakaran

Entalpi pembakaran adalah perbedaan antara entalpi produk pada kondisi tertentu dan entalpi reaktan pada tingkat keadaan yang sama. Perhitungan entalpi pembakaran dilakukan pada pembakaran secara sempurna. Jumlah perubahan entalpi yang dihasilkan selama proses reaksi kimia disebut panas reaksi. Penghitungan panas reaksi dapat dihitung ditentukan melalui perbedaan antara panas pembentukan antara produk dengan reaktan.^[7]

Penerapan

Kinerja mesin refrigerasi kompresi uap

Mesin refrigerasi yang menerapkan sistem kompresi uap, memiliki beberapa jenis proses kerja yang memerlukan pengukuran nilai. Unjuk kerja dari mesin refrigerasi kompresi uap ditentukan oleh kerja kompresi, laju pengeluaran kalor, efek refrigerasi, dan koefisien performansi. Kerja kompresi persatuan massa refrigeran ditentukan oleh perubahan entalpi sehingga perhitungan masing-masing nilai unjuk kerja dibantu dengan penggunaan sketsa proses pada diagram tekanan-entalpi dan tabel sifat-sifat refrigeran.^[8]

Fenomena

Konveksi

Dalam termodinamika, aliran entalpi menyebabkan terjadinya peristiwa perpindahan panas secara konveksi. Perpindahan panas menggunakan aliran fluida yang dinyatakan sebagai aliran entalpi, bukan aliran panas.^[9]

Referensi

^ Suyitno, Sujono, dan Dharmanto 2010, hlm. 43.
^ G.J. Van Wylen and R.E. Sonntag (1985), Fundamentals of Classical Thermodynamics, Section 5.5 (3rd edition), John Wiley & Sons Inc. New York. ISBN 0-471-82933-1
^ E.A. Guggenheim, Thermodynamics, North-Holland Publisching Company, Amsterdam, 1959
^ Zumdahl, Steven S. (2008). "Thermochemistry". Chemistry. Cengage Learning. hlm. 243. ISBN 978-0-547-12532-9.
^ Kilo 2018, hlm. 138.
^ Kilo 2018, hlm. 141.
^ Suyitno, Sujono, dan Dharmanto 2010, hlm. 46.
^ Firman dan Anshar, M. (2019). Refrigerasi dan Pengkondisian Udara. Makassar: Garis Putih Pratama. hlm. 40. ISBN 978-623-91023-0-2. Parameter-parameter prestasi mesin refrigerasi kompresi uap, antara lain : kerja kompresi, laju pengeluaran kalor, efek refrigerasi, dan koefisien performansi (coefficient of performance, COP). Penentuan parameter-parameter tersebut dapat dibantu dengan penggunaan sketsa proses pada diagram tekanan-entalpi dan tabel sifat-sifat refrigeran. Kerja kompresi persatuan massa refrigeran ditentukan oleh perubahan entalpi.
^ Utami, H., dan Azhar (2017). Transfer Massa dan Panas (PDF). Bandar Lampung: Tekkim Publishing. hlm. 55. ISBN 978-979-9809-55-1.

Daftar pustaka

Kilo, Akram La (2018). Kimia Anorganik: Struktur dan Kereaktifan (PDF). Gorontalo: UNG Press.
Suyitno, Sujono, A., dan Dharmanto (2010). Teknologi Biogas: Pembuatan, Operasional, dan Pemanfaatan. Yogyakarta: Graha Ilmu.

[FOOTNOTESuyitno,_Sujono,_dan_Dharmanto201043-1] Suyitno, Sujono, dan Dharmanto 2010, hlm. 43.

[2] G.J. Van Wylen and R.E. Sonntag (1985), Fundamentals of Classical Thermodynamics, Section 5.5 (3rd edition), John Wiley & Sons Inc. New York. ISBN 0-471-82933-1

[3] E.A. Guggenheim, Thermodynamics, North-Holland Publisching Company, Amsterdam, 1959

[4] Zumdahl, Steven S. (2008). "Thermochemistry". Chemistry. Cengage Learning. hlm. 243. ISBN 978-0-547-12532-9.

[FOOTNOTEKilo2018138-5] Kilo 2018, hlm. 138.

[FOOTNOTEKilo2018141-6] Kilo 2018, hlm. 141.

[FOOTNOTESuyitno,_Sujono,_dan_Dharmanto201046-7] Suyitno, Sujono, dan Dharmanto 2010, hlm. 46.

[8] Firman dan Anshar, M. (2019). Refrigerasi dan Pengkondisian Udara. Makassar: Garis Putih Pratama. hlm. 40. ISBN 978-623-91023-0-2. Parameter-parameter prestasi mesin refrigerasi kompresi uap, antara lain : kerja kompresi, laju pengeluaran kalor, efek refrigerasi, dan koefisien performansi (coefficient of performance, COP). Penentuan parameter-parameter tersebut dapat dibantu dengan penggunaan sketsa proses pada diagram tekanan-entalpi dan tabel sifat-sifat refrigeran. Kerja kompresi persatuan massa refrigeran ditentukan oleh perubahan entalpi.

[9] Utami, H., dan Azhar (2017). Transfer Massa dan Panas (PDF). Bandar Lampung: Tekkim Publishing. hlm. 55. ISBN 978-979-9809-55-1.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]