MAKALAH KIMIA DASAR

TENTANG GAS DAN TERMODINAMIKA

Disusun Oleh :

1. Niken Tri Widayati K2312049

2. Venitya Sukma C.W. K2312075

3. Wara Itsna Nurmaulana K2312077

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2012

MAKALAH KIMIA DASAR

GAS DAN TERMODINAMIKA

Disusun Oleh :

1. Niken Tri Widayati K2312049

2. Venitya Sukma C.W. K2312075

3. Wara Itsna Nurmaulana K2312077

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2012i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat

serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan Makalah ini yang

Alhamdulillah tepat pada waktunya yang membahas tentang “GAS DAN

TERMODINAMIKA”.

Makalah ini berisikan penjelasan mengenai gas dan termodinamika secara umum,

sebagai pengetahuan tambahan bagi mahasiwa prodi Pendidikan Fisika, yang mungkin sudah

didapat dari bangku SMP ataupun SMA.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu, kritik

dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi

kesempurnaan makalah ini.

Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan

serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga ALLAH SWT

senantiasa meridhai segala usaha kita. Amiinn.

Penulis,

ii

DAFTAR ISI

Halaman Judul…………………...…………………………………...................……………...i

Kata Pengantar…………………………………………………………....................…….......ii

Daftar Isi…………………………………………………………….................……………..iii

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang...............................................................................................................1

I.2 Tujuan Penulisan............................................................................................................1

I.3 Metode Penulisan...........................................................................................................1

I.4 Sistematika Penulisan....................................................................................................2

BAB II ISI

II.A Gas............................................................................................................................3-6

II.B Termodinamika.......................................................................................................7-13

BAB III PENUTUP

III.1 Kesimpulan..........................................................................................................14-15

III.2 Saran..........................................................................................................................15

Daftar Pustaka..........................................................................................................................16

iii

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar BelakangDalam makalah ini, kami mengambil tema tentang gas dan termodinamika yang

merupakan materi ajar pada mata kuliah Kimia Dasar untuk lebih memahami tentang materi

tersebut dan memenuhi tugas yang diberikan oleh dosen mata kuliah Kimia Dasar.

Dalam makalah ini, kami membahas tentang gas dan termodinamika yang selain kami

sajikan dalam bentuk makalah, juga akan kami sajikan dalam bentuk power point yang akan

kami persentasikan di depan kelas.

Materi gas yang akan kami sampaikan dalam makalah ini akan membahas tentang sifat-

sifat gas, keadaan gas, hukum-hukum gas yang antara lain Hukum

Boyle,Charles,Avogadro,Dalton dan ada beberapa materi lain yang akan kami sampaikan.

Sedangkan pada termodinamika, kami akan membahas tentang definisi kalor dan hukum-

hukum termodinamika, yang mungkin akan lebih membahas pada Hukum Termodinamika I.

I.2 Tujuan PenulisanTujuan penulisan dalam makalah ini antara lain :

1. Untuk mempelajari mengenai konsep dasar gas dan termodinamika

2. Untuk mempelajari materi-materi yang terkait dengan gas dan termodinamika

3. Lebih memahami tentang materi gas dan termodinamika dengan baik

I.3 Metode Penulisan

Dalam menulis makalah ini, kami memperoleh sumber materi hanya dari beberapa buku

dan sedikit sumber dari web atau internet karena hal ini lebih valid, dibandingkan sumber

internet yang terkadang menjadi rancu.

1

I.4 Sistematika PenulisanSistematika dalam penulisan makalah ini adalah kami menyatukan antara dua bab yaitu

gas dan termodinamika menjadi satu makalah dalam makalah ini, agar lebih memudahkan

dalam pengumpulan tugas. Di Bab I yaitu pendahuluan yang berisi tentang latar belakang,

tujuan penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

Pada Bab II yaitu tentang isi makalah ini, kami akan menyampaikan Gas terlebih

dahulu, yang akan kami kedalam beberapa sub bab, yaitu konsep dasar gas, sifat-sifat gas,

hukum-hukum gas, mencari tetapan harga gas, perhitungan rapatan gas, hubungan molar

dengan pereaksi gas, hukum Dalton mengenai tekanan parsial dan simpangan hukum gas.

Sedangkan termodinamika, dijelaskan setelah gas. Sub bab-sub bab yang ada di

termodinamika antara lain, konsep dasar, definisi kalor, kapasitas kalor, Hukum

Termodinamika I, Hukum Termodinamika II, dan Hukum Termodinamika III.

Lalu, pada Bab III berisi tentang kesimpulan dan saran, dan yang terakhir adalah

daftar pustaka yang berisi tentang daftar buku-buku yang kami gunakan untuk referensi

dalam pembuatan makalah ini.

2

BAB II

ISI

II.A Gas II.A.1 Konsep Dasar Gas

Pemahaman keadaan gas daripada materi merupakan bagian hakiki studi kimia

dalam laboratorium. Biasanya banyaknya zat gas ditetapkan dengan mengukur

volumenya. Namun, karena volume gas berubah menurut tekanan dan temperatur, maka

kedua kondisi ini juga harus diukur.

Keadaan gas adalah keadaan yang paling sederhana untuk dipahami dari ketiga

bentuk yaitu padatan, cairan, dan gas.

II.A.2 Sifat- sifat Gas

Gas bisa dicirikan dengan berbagai cara. Semua gas akan memuai memenuhi

ruangan dan akan menyerupai bentuk ruang tempatnya berbeda. Semua zat yang bersifat

gas dapat berbaur dengan sesamanya dan akan bercampur dalam segala perbandingan,

karena itu semua campuran gas adalah larutan yang homogen. Gas tidak kasat mata

dalam arti bahwa tidak ada partikel-partikel gas yag dapat dilihat. Selain itu gas juga

berwarna, seperti : gas khlor (kuning kehijau-hijauan), brom (merah kecoklat-coklatan),

dan iod (ungu).

II.A.3 Keadaan Gas

Selain volume yang ditempati dan jumlah zatnya sifat dasar untuk mempelajari

gas adalah tekanan dan temperaturnya.

Tekanan adalah gaya yang bekerja persatuan luas karenanya tekanan adalah

besarnya gaya yang dibagi dengan luas total tempat gaya tersebut bekerja

P= FA

Tekana gas umumnya diukur secara tidak langsung dengan membandingkannya

dengan tekanan cairan.

Temperatur adalah sifat yang menunjukan arah aliran energi jadi jika energi

3

mengalir dari A ke B, kita akan katakan bahwa A mempunyai temperatur yang lebih

tinggi dari pada B. Jika tidak ada energi yang mengalir ketika A dan B bersentuhan, kita

katakan bahwa A dan B mempunyi temperatur yang sama dan sudah mencapai keadaan

keseimbangan termal.

II.A.4 Hukum Hukum Gas

a. Hukum Boyle

John Towley, ini membuktikan bahwa pada temperatur tetap volume sejumlah

tertentu gas berbanding terbalik dengan tekanannya yang disebut isoterm. Hukum

Boyle digunakan untuk meramalkam tekanan gas jika volumenya berubah.

p2V 2=p1V 1

b. Hukun Charles

Jika tekanan tak berubah volume gas dengan massa tertentu berbanding lurus

dengan temperatur mutlak.

V T

c. Hukum Gay Lussac

V 1

V 2=

T 1

T 2 (pada n, p tetap)

p1

p2=

T 1

T 2 (pada n,V tetap)

d. Hukum Avogadro

Pada tekanan dan temperatur tetap volume gas sempurna sebanding dengan

jumlah gas yang ada.

V n

Pernyataan ini diungkapkan oleh Amedeo Avogadro yaitu volume yang sama

dari gas pada tekanan dan temperatur sama mengandung jumlah molekul yang sama.

e. Hukum Dalton

Pada abad ke-19 John Dalton membuat pengamatan yaitu tekanan yang

dilakukan oleh campuran gas sempurna adalah jumlah tekan yang dilakukan oleh

masing-masing gas tersebut yang secara sendiri menempati volume yang sama.

pV=nRT

4

II.A.5 Mencari Harga Tetapan Gas

1 mol gas dalam STP = 22, 414 L = 273, 15 K = 1 atm

Harga-harga ini dapat disubstitusikan dalam persamaan :

pV=nRT

R=VPTn =

(22,414 L )(1atm)(273,15 K ) (1mol )

¿0,082057 ( L . atm ) ( K . mol )

¿0,082057 L .atm. K−1 . mol−1

Jika harga ini dibulatkan ketiga angka bermakna akan diperoleh :

pV=nRT=0,0821 nT

Untuk satuan liter, atmosfer, Kelvin, dan mol nilai :

R=8,314 m3 . Pa .K−1 . mol−1

II.A.6 Perhitungan Rapatan Gas

Rapatan gas adalah massa dibagi oleh volumenya. Rapaptan gas berbeda dengan

rapatan padatan dan cairan dalam beberapa hal lain :

1. Rapatan gas umumnya dinyatakan dalam g/ L bukan g/cm3

2. Rapatan gas sebanding dengan tekan dan suhu.

3. Rapatan gas berbanding langsunf dengan massa molar.

mV

=MPRT

II.A.7 Hugungan Molar dengan Pereaksi Gas

Volume 1 mol gas apa saja yang diukur pada STP adalah 22,4 L. Hubungan ini

merupakan dasar untuk menghitung volume pereaksi pereaksi gas dan hasil reaksi gas

yang terlibat dalam reaksi kmia. Jika suatu volume diberikan pada sesuatu tekanan dan

temperature selain dari STP maka dilakukan koreksi dengan menggunakan hukum-

hukum gas.

II.A.8 Hukum Dalton Mengenai Tekanan Parsial

Tekanan total dalam suatu campuran gas adalah jumlah tekanan parsial anggota

anggota campuran secara matematis :

5

Ptotal=p1+ p2+p3+…

II.A.9 Simpangan Hukum Gas

Sebenarnya hukum huku gas hanya pasti bila diterapkan pada gas yang disebut

gas ideal.besarnya simpangan dari perilaku gas ideal tergantung juga pada macam gas.

Gas seperti hydrogen,helium, nitrogen, dan oksigen, yang molekulnmya tidak terlalu

tarik manarik satu sama lain, bertindak lenih ideal pada tekanan dan temperature biasa.

Selisih antara harga harga ini dan 22,414 L merupakan satu perilaku tak ideal.

6

II.B Termodinamika

II.B.1 Konsep Dasar

Termodinamika didefisnisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan

kalor, kerja, dan bentuk lain energy, dengan kesetimbangan dengan reaksi kimia dan

dalam perubahan keadaan. Termokimia menangani pengukuran dan penafsiran

perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia perubahan keadaan dan pembentukan

larutan.

II.B.2 Definisi Kalor

Kalor adalah energy yang dipindahkan karena perbedaan suhu. Energy sebagi

kalor mengalir dari benda yang lebih panas (suhu lebih tinggi) ke benda yang lebih

dingin (suhu lebih rendah). Kalor menjelaskan energy yang berpindah melintasi batas

system dan lingkungannya.

Jumlah energy kalor (Q) yang dibutuhkan untuk mengubah suhu suatu zat

tergantung pada beberapa besarnya suhu yang harus diubah, jumlah zat, dan identitas

(jenis molekul molekulnya).

II.B.3 Kapasitas Kalor

Kapasitas kaor adalah banyaknya energi kalor yang dibutuhkan untuk

mengikatkan suhu zat 1o C. Kapasitas kalor spesifik atau kalor jenis adalah banyaknya

energi kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 gram zat sebesar 1o C.

Di laboratorium penentuan kalor reaksi dilakukan dengan alat yang disebut

kalorimeter.

II.B.4 Hukum Termodinamika I

Energy dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain, namun energy tak dapat

diciptakan maupun dimusnahkan. Cara lain untuk mengungkapkan : energy alam

semesta ini konstan. Dalam Hukum Termodinamika ini, kami akan membahas, antara

lain :

A. Persamaan Termokimia

Bila perubahan panas yang dikaitkan dengan suatu reaksi kimia dinyatakan

7

dengan suatu reaksi, pernyataan lengkapnya dirujuk sebagai persamaan

termokimia. Huruf, dalam tanda kurung, s, l, dan g, masing-masing menyatakan

zat padat, cairan, gas.

C ( s)+O2 →C O2 ( g ) 393,52 kJ dibebaskan (1)

N2 (g )+2O2 ( g )→ 2 N O2(g) 66,4 kJ absorded (2)

Persamaan (1) menunjukkan bahwa 1 mol karbon padat bersenyawa dengan

1 mol oksigen untuk membentuk 1 mol karbon dioksida gas, dibebaskan kalor

sebanyak 393,52 kJ ke sekitarnya.

Persamaan (2), bila 1 mol nitrogen gas bereaksi dengan 2 mol oksigen gas

untuk menghasilkan 2 mol nitrogen dioksida, 66,4 kJ diserap dari sekitarnya.

Reaksi yang menyerap kalor adalah reaksi endoterm. Perubahan kalor dalam

suatu reaksi kimia disebut perubahan entalpi (H). Perubahan entalpi merujuk ke

perubahan kalor selama suatu proses yang dilakukan pada suatu tekanan konstan.

Pada persamaan (1) karena kalor dibebaskan dalam reaksi ini berarti CO2(g)

mempunyai entalpi yang lebih rendah daripada pereaksi berkurangnya entalpi

ditunjukkan dengan memberikan tanda minus :

C ( s)+O2 ( g )→ C O2 (g ) ∆ H=−393,52 kJ

Dan begitu pula sebaliknya dengan kalor yang diserap menggunakan tanda

plus.

Dengan menggunakan lambang Σ yang berarti penjumlahan dari para ahli

kimia telah mendefinisikan perubahan entalpi dari suatu reaksi sebagai :

∆ H=∑ H produk−∑ H pereaksi

Jika suatu reaksi eksoterm, maka reaksi kebalikannya adalah endoterm. Kalor

yang dibebaskan dalam suatu reaksi eksoterm sama besar dengan kalor yang

diserap dalam reaksi endoterm kebalikannya.

Bila reaksi-reaksi termokimia :

dibalik, maka H berubah tanda

dikali n, maka H menjadi H x n

dibagi n, maka H menjadi H/n

dijumlah, maka H dijumlah

8

B. Perubahan Entalpi Standar (H0)

Perubahan entalpi standar (H0) yaitu perubahan entalpi untuk proses yang

zat awal dan akhirnya ada dalam keadaan standar. Jenisnya yaitu :

1. Entalpi perubahan fisik, dibagi atas :

a. Entalpi peleburan standar (∆ H fus0 )

H2O ( s) → H2 O (l ) ∆ H fus0 (273 k )=+6,01 kJ mol−1

b. Entalpi sublimasi standar ( ∆ H ¿0 )

A (s ) → A ( g ) ∆ H ¿o (T )

c. Entalpi penguapan standar (∆ H fus0 ¿

A (s ) → A ( l ) ∆ H fuso (T )

A ( l )→ A ( g ) ∆ H uapo (T )

Secara keseluruhan,

A (s ) → A ( g ) ∆ H fuso (T )+¿ ∆ H uap

o (T )

d. Entalpi pelarutan standar (∆ H sol0 ¿

HCl (g )→ HCl (aq ) ∆ H solo =−75,14 kJ mol−1

e. Entalpi pengionan

Entalpi pengionan ∆ H i0 adalah perubahan entalpi standar unuk

penghilangan 1 elektron.

E ( g ) → E+¿ ( g)+ e−¿ (g )∆ H i0¿ ¿

f. Entalpi pembentukan dan disosiasi ikatan

Entalpi disosiasi ikatan ∆ H 0 (A-B) adalah entalpi reaksi standar

untuk proses dimana ikatan A-B dipatahkan :

A−B ( g ) → A ( g )+B ( g ) ∆ H A−B

Entalpi ikatan rata-rata B( A−B ¿ adalah nilai entalpi disosiasi dari

ikatan A−B yang dirata-ratakan dari satu sisi senyawa serumpun.

2. Entalpi perubahan kimia, terdiri atas :

a. Entalpi pembakaran standar

∆ HCo adalah entalpi reaksi standar untuk oksidasi zat organik menjadi

CO2 dan H2O bagi senyawa yang mengandung C,H, dan O, dan

menjadi N2 bagi senyawa yang mengandung N.

9

C6 H12O6+6O2 ( g ) →6 C O2 ( g )+6 H 2O ( l ) ∆ H c0=−2808 kJ mol−1

b. Entalpi Hidrogenasi standar

Adalah entalpi reaksi standar untuk hidrogenasi senyawa organik tak

penuh.

C H 2=C H 2 ( g )+H 2 ( g )→ C H 3 C H 3 (g ) ∆ H c0=−137 kJ mol−1

3. Hukum Hess

Entalpi reaksi secara keseluruhan adalah jumlah entalpi reaksi dari reaksi-

reaksi individual yang merupakan bagian dari suatu reaksi, atau dengan

kata lain, H hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir. Dalam

reaksi termokimia, koefisien reaksi menunjukkan jumlah mol zat.

C. Entalpi Pembentukan

Entalpi pembentukan standar ∆ H fosuatu zat adalah entalpi reaksi standar

untuk pembentukan zat itu dari unsur-unsurnya dalam keadaan referensinya.

6 C ( s)+3 H2 (g )→ C6 H 6 (l ) ∆ H fo ( C6 H 6 ,l )=+49,0 kJ mol−1

II.B.5 Hukum Termodinamika II

“Bila perubahan apa saja berlangsung dalam suatu sistem tertentu maka akan

terjadi kenaikan entripo dalam alam semesta”. Hukum Termodinamika II membahas

antara lain :

A. Proses Irreversibel

Suatu proses dikatakan irreversible jika sistem dan semua bagian dari

sekelilingnya tidak dapat kembali tepat dalam keadaan awalnya setelah proses

berlangsung. Proses irreversibel biasanya akan melibatkan satu atau lebih

irreversibelitas berikut ini :

1. Perpindahan kalor melalui perbedaan temperatur yang terbatas kecil.

2. Ekspansi gas atau cairan tanpa hambatan ke suatu tekanan dalam kapasitas

yang rendah

3. Reaksi kimia spontan

4. Pencampuran spontan antara unsur-unsur dengan komposisi atau tingkat

keadaan yang berbeda.

10

5. Gesekan-gesekan luncur

6. Aliran arus listrik melewati suatu tahanan.

7. Magnetisasi atau polarisasi dengan histerisis

8. Diformasi tidak elastis.

B. Proses Reversible

Suatu proses dalam sebuah sistem dikatakan reversible apabila sistem

tersebut dan semua bagian dari sekelilingnya dapat dengan tepat dapat kembali ke

keadaan awalnya setelah proses berlangsung.

C. Sistem Carnot

Dalam sebuah siklus carnot, sistem mengalami dua proses adiabatik dan dua

proses isotermal.

11

Wsiklus = ΔQsiklus = (Q1 – Q2) ……….

dengan:  Q1 = kalor yang diserap sistem, dan

Q2 = kalor yang dilepaskan sistem.

Ketika mesin mengubah energi kalor menjadi energi mekanik (usaha).

Perbandingan antara besar usaha yang dilakukan sistem (W) terhadap energi kalor

yang diserapnya (Q1) disebut sebagai efisiensi mesin. Persamaan matematis

efisiensi mesin ini dituliskan dengan persamaan

dengan η = efisiensi mesin.

Oleh karena usaha dalam suatu siklus termodinamika dinyatakan

dengan W = Q1 – Q2 maka :

 

12

yang dilepaskan sistem (Q2) sama dengan temperatur reservoir suhu rendah mesin

Carnot tersebut.Oleh karena itu, dapat dituliskan menjadi :

Keterangan:

η : efisiensi mesin Carnot

T1 : suhu reservoir bersuhu tinggi (K)

T2 : suhu reservoir bersuhu rendah (K)

II.B.6 Hukum Termodinamika III

“Suatu kristal sempurna pada nol mutlak mempunyai keteraturan sempurna, jadi

entropinya adalah nol”

13

BAB III

PENUTUP

III.1 KesimpulanDari makalah ini, kita dapat mengambil kesimpulan tentang gas dan termodinamika

antara lain :

Hukum-hukum yang berlaku pada gas antara lain :

Hukum Boyle : p2V 2=p1V 1

Hukun Charles :V T

Hukum Gay Lussac : V 1

V 2=

T 1

T 2 (pada n, p tetap)

p1

p2=

T 1

T 2 (pada n,V tetap)

Hukum Avogadro : V n

Hukum Dalton : pV=nRT

Rapatan gas :mV

=MPRT

Perubahan entalpi :

∆ H=∑ H produk−∑ H pereaksi

Bila reaksi-reaksi termokimia :

dibalik, maka H berubah tanda

dikali n, maka H menjadi H x n

dibagi n, maka H menjadi H/n

dijumlah, maka H dijumlah

Siklus Carnot :

Wsiklus = ΔQsiklus = (Q1 – Q2) ………. dengan:  Q1 = kalor yang diserap sistem, dan

Q2 = kalor yang dilepaskan sistem.

14

Besar efisiensi mesin carnot :

III.2 SaranDari pembuatan makalah kimia dasar ini, kami sebagai mahasiswa Program Studi

Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan mempunyai saran agar, dalam

pembelajaran mata kuliah Kimia Dasar yang sedang kami tempuh sekarang ini, lebih

ditekankan pada latihan soal yang bervariatif, untuk bab gas dan termodinamika maupun bab-

bab yang lain. Selain itu, penjelasan tentang poin-poin penting yang tanpa bertele-tele juga

akan memudahkan kami untuk lebih memahami bab-bab yang ada pada mata kuliah Kimia

Dasar.

15

DAFTAR PUSTAKA

Atkins,P.W.1999.Kimia Fisika Jilid I Edisi ke Empat.Jakarta:Erlangga

Keenan,dkk.1980.Kimia Untuk Universitas.Jakarta:Erlangga

Moran,Michael J.2004.Termodinamika Teknik Jilid 1.Jakarta:Erlangga

Petrucci,Ralph H.1985.Kimia Dasar Jilid 1 Edisi ke Empat.Jakarta:Erlangga

http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xi/efisiensi-mesin-carnot/ (Diakses tanggal : 5

Maret 2013.13.45)

16