Perubahan Entalpi Standar Dan Aplikasinya

A. Perubahan Entalpi Standar 

     Perubahan energi yang menyerupai peristiwa perubahan kimia pada tekanan tetap, yang terjadi pada suatu reaksi kimia dimana semua pereaksi dan produknya dalam keadaan standar yaitu perubahannya yang di ukur pada suhu 25 derajat (298,15 k) dan tekanan 1 atm.

Keadaan standar ini di perlukan karena pengukuran pada suhu dan tekanan yang berbeda akan menghasilkan harga perubahan entalpi yang berbeda pula.

Umumnya, nilai entalpi pembakaran dinyatakan dalam Joule(J) atau kilojoule(kJ) per 1 mol reaktan yang bereaksi sempurna dengan oksigen.

Entalpi standar di gunkan untuk membandingkan paperhanger energi yang berbeda-beda.

B. Hukum Kirchhoff

     Hukum Kirchhoff menjelaskan bahwa variasi entalpi sebuah reaksi dengan perubahan temperatur. Pada tekanan kosntan, perubahan entalpi reaksi stara dengan kapasitas kalor dan perubahan temperatur.

            ΔHTf-ΔHTi=(Cpf-Cpi) (Tf-Ti)

Dijelasakan bahwa ΔHTf dan ΔHTi adalah perubahan entalpi pada temperatur Tf dan Ti berturut-turut, Cpf dan Cpi adalah kapasitas kalor produk dan reaktan. Persamaan diatas hanya berlaku untuk perubahan temperatur yang kecil (<100 k) sehingga kapasitas kalor tidak pernah konstan dengan perubahan suhu yang lebih besar.

C. Macam-Macam Perubahan Entalpi

• Perubahan entalpi pembentukan standar (Δhof)

Perubahan entalpi pada pembentukann 1 mol zat dari unsur-unsurnya pada keadaan standar dan semua unsur-unsurnya dalam bentuk standar.contoh unsur-unsur yang stabil pada keadaan standar,ialah: H₂,O₂,C,N₂,Ag,Cl₂,Br₂,S,Na,Ca,Hg

C(s,grafit)+2 H2(g)→ CH4(g)            ΔHo=-74,8kJ/mol

Catatan: 

ΔHf elemen stabil adalah O

ΔHf digunakan untuk memperkirakan stabilitas senyawa dibanding penyusunnya

Semakin kecil ΔHf semakin stabil energi senyawa itu

ΔHf tidak mencerminkan laju reaksi

• Perubahan entalpi penguraian standar( ΔHdo)

Entalpi penguraian standar suatu senyawa menyatakan jumlah kalor yang di perlukan atau di bebaskan untuk proses penguraian 1 mol senyawa dari unsur – unsurnya yang stabil pada keadaan standar (STP). Entalpi penguraian standar diberi simbol (ΔHdo) simbol d berasal dari kata decomposition yang berarti penguraian.

Menurut hukum Laplace, jumlah kalor yang di beabskan pada pembentukan senyawa dari unsur-unsunya. Jadi, entalpi penguraian merupakan kebalikan dari entalpi pembentukan senyawa yang sama. Dengan demikian jumlah kalornya tapi berlawanan tanda karena reaksi yang berlawanan arah.

Contoh :          H₂O(l) →H₂(g) +1/2 O₂(g)                 ΔHo=+286kJ/mol

• Perubahan entalpi pembakaran standar (ΔHco)

Entalpi pembakaran standar suatu senyawa menyatakan jumlah kalor yang diperlukan atau dibebaskan untuk proses pembakaran 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya yang stabil pada keadaan standar (STP). Entalpi pembakaran standar di beri simbol (ΔHco) simbol c berasal darikata combusition yang berarti pembakaran. Pembakaran selalu membebaskan kalor yang sehingga nilai entalpi pembakaran selalu negatif ( eksoterm).

Contoh:           C(s,grafit)+O₂ →CO₂(g)                      ΔHo=-393,5kJ/mol

            Catatan :

ΔHc selalu negatif , karena panas pasti dilibatkan.

ΔHc bisa digunakan unutk menilai kandungan energi bahan bakar atau makanan.

• Perubahan entalpi pembakaran standar (ΔHco)

Entalpi pembakaran standar suatu senyawa menyatakan jumlah kalor yang diperlukan atau dibebaskan untuk proses pembakaran 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya yang stabil pada keadaan standar (STP). Entalpi pembakaran standar di beri simbol (ΔHco) simbol c berasal darikata combusition yang berarti pembakaran. Pembakaran selalu membebaskan kalor yang sehingga nilai entalpi pembakaran selalu negatif ( eksoterm).

Contoh:           C(s,grafit)+O₂ →CO₂(g)                      ΔHo=-393,5kJ/mol

            Catatan :

 

ΔHc selalu negatif , karena panas pasti dilibatkan.

ΔHc bisa digunakan unutk menilai kandungan energi bahan bakar atau makanan.

D. Aplikasi

• Contoh yang biasa diamati dalam kehidupan sehari-hari : Beberapa reaksi kimia yang menyebabkan perubahan suhu. Perubahan suhu berarti ada perubahan energi kalor . Misalnya, pada pencampuran air dengan kapur yang dapat menyebabkan air jadi hangat, berarti reaksi itu mengeluarkan energi.

• Contoh lain ketika kita memasak air. 1 kg dari 0°c hingga 100°c maka energi yang diperlukan bisa dicari dengan tabel entalpi air. mΔU=Q-W,W=0ΔU=Q=ΔH-H2-H1=420-0= 420 kJ. misalkan kita ingin pemanasan berlangsung dalam satu detik, maka kita akan membeli pemanas air(heater) berdaya, P=420kW atau P=7kW untuk pemanasan dalam 1 menit. 

E. Boiler

  

Boiler adalah alat untuk menghasilkan uap air, yang akan digunakan untuk pemanasan atau tenaga gerak. Bahan bakar boiler bermacam-macam dari yang populer seperti batu bara, bahan bakar minyak, gas, nuklir dan lain-lain. Boiler merupakan bagian terpenting dari penemuan mesin uap yang merupakan pemicu lahirnya revolusi industri. Boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan  steam (uap) dalam berbagai keperluan. Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar.

  

Bagian-bagian boiler seperti gambar di atas adalah sebagai berikut :

1. Flame tube yang memiliki diameter besar yang akan menghasilkan pembakaran yang sempurna. Combustion Chamber memiliki dimensi yang berbeda-beda disesuaikan dengan jenis boiler.
2. Man Hole dan lubang inspeksi untuk mengetahui kondisi boiler secara cepat seperti kondisi air.
3. “Wet-back” desain boiler dengan ruangan pembalik air dingin
4. Sight holes untuk mengamati pembakaran boiler dari sisi belakang tabung.
5. Safety flap untuk menghindari kerusakan akibat pembakaran tidak sempurna.
6. Tempat pembersihan cepat
7. Eksploitasi bahan bakar fase 2 dan 3 yang akan mempengaruhi efisiensi pembakaran.
8. Lubang kaca untuk mengamati pembakaran dari sisi depan tabung.
9. Sirkulasi natural air boiler.
10. Steady capacity dan tekanan untuk ruang air dan uap.
11. High grade insulation untuk meminimalkan panas yang terbuang (heat loss).
12. Steam drier, permukaan evaporasi.

Sistem boiler terdiri dari : sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.