Catatan Perkuliahan Farmasi Fisik.docx

CATATAN PERKULIAHAN FARMASI FISIK (Semester Genap TA 2016/2017)

Kategori : A Berupa poin-poin yang tertulis pada fotokopi handout dan penjelasan dosen dan dilengkapi lagi dengan sumber dari internet

Nama : Ata Rakhma Kumala NPM ; 16330087

PRODI FARMASI FAKULTAS FARMASI-ISTN 2016/2017

1

Termodinamika Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana hubungan termodinamika berasal. Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang. Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik. Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam. Menurut Arief MS Termodinamika adalah suatu konsep mekanika perpindahan Energi. Seperti panas, di mana konsep perpindahan panas adalah panas secara spontan akan berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Pada termodinamika inilah konsep mekanika itu akan di bahas. Dalam termodinamika: panas atau kalor merupakan salah satu bentuk energi dari 7 parameter energi termodinamik:       

Kalor yang dilepaskan atau diserap (Q) Kerja pada sistem atau oleh sistem (W) Energi dalam (E atau U) Entalpi (H) Entropi (S) Energi bebas Gibbs (G) Energi bebas helmholtz (A atau F)

Konsep dasar dalam termodinamika Pengabstrakkan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter. Dari prinsip-prinsip dasar termodinamika secara umum bisa diturunkan hubungan antara kuantitas misalnya, koefisien ekspansi, kompresibilitas, panas jenis, transformasi panas dan koefisien elektrik, terutama sifat-sifat yang dipengaruhi temperatur.

Sistem termodinamika Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:  

sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi. sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu

2

sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkanh sebagai sifat pembatasnya:  pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.  pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja. sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.



Hukum-Hukum Termodinamika Termodinamika mempunyai hukum-hukum pendukungnya. Hukum-hukum ini menerangkan bagaimana dan apa saja konsep yang harus diperhatikan. Seperti peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses termodinamika. Sejak perumusannya, hukum-hukum ini sudah menjadi hukum penting dalam dunia fisika yang berhubungan dengan termodinamika. Penerapan hukum-hukum ini juga digunakan dalam berbagai bidang seperti bidang ilmu lingkungan, otomotif, ilmu pangan, ilmu kimaia dan lain-lain. Berikut hukum-hukum termodinamika : 1. Hukum I termodinamika (Kekekalan Energi dalam Sistem) Energi tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan. Manusia hanya bisa mengubah bentuk energi dari bentuk energi satu ke energi lainnya. Dalam termodinamika, jika sesuatu diberikan kalor, maka kalor tersebut akan berguna untuk usaha luar dan mengubah energi dalam. Bunyi Hukum I Termodinamika: “untuk setiap proses apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan energi dalam ΔE = Q + W”. Hukum termodinamika I : ∆𝐸 = 𝑄 + 𝑊, ketentuan dalam menggunakan persamaan hukum termodinamika I:    

Sistem menyerap panas, maka nilai q= (+) Sistem melepaskan panas, maka nilai q= (-) Sistem melakukan kerja, maka nilai w= (-) Sistem dikenakan kerja, maka nilai w= (+)

E: fs.keadaan dE: Bersifat eksak 2

∫1 𝑑𝐸 = 𝐸2 − 𝐸1 = ∆𝐸 ∆𝐸 = Hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir. ∮ 𝑑𝐸 = 0 Q dan W bukan merupakan fs.keadaan dQ dan Dw: tidak bersifat eksak 2

∫1 𝑑𝑄 ≠ 𝑞2 − 𝑞1 𝑑𝑎𝑛 ∮ 𝑑𝑄 ≠ 0 2

∫1 𝑑𝑊 ≠ 𝑊2 − 𝑊1 𝑑𝑎𝑛 ∮ 𝑑𝑊 ≠ 0 𝑑𝐸 = 𝑑𝑄 + 𝑑𝑊 ∆𝐸 = 𝑄 + 𝑊

3

Expansi reversible gas ideal secara isothermal: W=−𝑛𝑅𝑇𝐼𝑛

𝑣2

...... W=𝑛𝑅𝑇𝐼𝑛

𝑣1

𝑝2 𝑝1

Catatan: tidak terjadi perubahan energi dalam pada ekspansi gas secara reversible dan isothermal ∆𝐸 = 𝑄 + 𝑊 ∆𝐸 = 0 → 𝑄 = −𝑊 Ekspansi reversible gas ideal secara adiabatik Sistem terisolasi secara termal ∆𝐸 = 𝑄 + 𝑊 → 𝑊 = ∆𝐸 W=Cv.∆𝑇 Contoh Soal 1. Proses penguapan 36 gram H20 berlangsungg dalam suatu sistem kerja tekanan-volume pada suhu 100°𝐶 dan tekanan eksternal 1 atm.diketahui panas penguapan H20 pada 100℃=40,67 kJ mol-1; R=8,314 JK-1 mol-1. Berapa: a. Nilai kerja yang dilakukan sistem menantang tekanan eksternal(1 atm) b. Peningkatan energi internal sistem c. Peningkatan energi total sistem Diketahui= N=

𝟑𝟔 𝟏𝟖

=𝟐

R=8,314 jk-1 mol-1

Ditanya= a.W

b.∆𝑬

T=100℃ + 𝟐𝟕𝟑𝑲 = 𝟑𝟕𝟑𝑲

𝑪. ∆𝑯

Dijawab: a.W = -N.R.T

b.∆𝑬 = 𝑸 + (−𝑾)

c.∆𝑯 = 𝑸. 𝑷

=-2.8,314.373

= 2(40,67)+(-6,20)

= 81,34.1

=-6,202 kjol

= 81,34 - 6,20

= 81,34 KJ

W =6,20 J

= 75,14 KJ

2. Suatu sistem ekspansi reversible gas berisi 14 gram nitrogen. Berapa besarnya kerja maksimum dihasilkan sistem bila volume gas terekspansi secara isotermal pada suhu 70℃, hingga menjadi 3 kali volume semula. (diketahui: R=8,314 JK-1 mol-1 dan berat molekul N2=28,0 g mol-1). Wmax=-1,57

2. Hukum II termodinamika (Arah reaksi sistem dan batasan) Hukum kedua ini membatasi perubahan energi mana yang bisa terjadi dan yang tidak. Pembatasan ini dinyatakan dengan berbagi cara, yaitu : “Hukum II termodinamika dalam menyatakan aliran kalorKalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”

4

Hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar. Hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi (besaran termodinamika yang menyertai suatu perubahan setiap keadaan dari awal sampai akhir sistem dan menyatakan ketidakteraturan suatu sistem) Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketia proses irreversible terjadi. 3. Hukum III termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut (temperatur Kelvin) semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.hukum ini jugga menyatakn bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

5

6