Entalpi Pembentukan, Entalpi Pembakaran dan Hukum Pertama

Ketika suatu reaksi kimia terjadi, mungkin terjadi perubahan yang cukup besar dalam komposisi kimia dari suatu sistem. Masalah yang diakibatkannya adalah untuk suatu volume kontrol campuran yang keluar berbeda dengan campuran yang masuk. Karena bermacam – macam tabel menggunakan nol-nol yang berbeda untuk entalpi, perlu ditetapkan suatu keadaan referensi standar, yang akan dipilih pada 25^oC (77^oF) dan 1 atm dan akan dilambangkan dengan superskrip “^o”, misalnya h^o.

Perhatikan pembakaran H₂ dengan O₂ yang menghasilkan H₂O:

H₂ + ½ O₂ → H­₂O(l)

Jika H₂ dan O₂ memasuki ruang pembakaran pada 25^oC (77^oF) dan 1 atm dan H₂O(l) meninggalkan ruang tersebut pada 25^oC (77^oF) dan 1 atm, perpindahan kalor yang terukur adalah -285 830 kJ untuk setiap kmol H₂O(l) yang terbentuk, [simbol (l) di belakang senyawa kimia mengimplikasikan fase cairan dan (g) mengimplikasikan fase gas. Jika tidak diberikan simbol apapun, implikasinya adalah gas.] Tanda negatif pada perpindahan kalor berarti bahwa energi keluar dari volume kontrol, seperti yang ditunjukkan secara skematis dalam gambar 13-1.

Hukum pertama yang diaplikasikan pada proses pembakaran dalam suatu volume kontrol adalah

Q = H_P - H_R

Di mana H_P adalah entalpi dari produk – produk pembakaran yang meninggalakan ruang pembakaran dan H_R adalah entalpi dari reaktan – reaktan yang masuk. Jika reaktan – reaktannya merupakan elemen – elemen stabil, seperti dalam contoh dalam gambar 13-1, dan prosesnya terjadi pada temperatur konstan dan tekanan konstan, maka perubahan entalpinya disebut entalpi pembentukan, yang dilambangkan dengan h^o_f  positif, yang menandakan bahwa energi dibutuhkan untuk membentuknya (reaksi endotermik); yang lainnya memiliki h^o_f negatif, yang menandakan bahwa energi dilepaskan seketika pembentukan terjadi (reaksi eksotermik).

Entalpi pembentukan adalah perubahan entalpi ketika suatu senyawa terbentuk. Perubahan entalpi ketika suatu senyawa melalui pembakaran tuntas pada temperatur dan tekanan konstan disebut entalpi pembakaran. Jika produk – produknya mengandung air cair, entalpi pembakarannya adalah nilai pemanasan atas (higeher heating value).

Untuk reaksi manapun hukum pertama, yang direpresentasikan oleh Q = H_P - H_R, dapat diaplikasikan ke suatu volume kontrol. Jika reaktan – reaktan dan prosuk – produknya terdiri dari beberapa komponen, hukum pertama adalah, dengan mengabaikan perubahan – perubahan energi kinetik dan potensial,

 

Di mana N_i merepresentasikan jumlah mol dari zat i. Usahanya seringkali nol, tapi tidak dalam, misalnya turbin pembakaran.

Jika pembakaran terjadi dalam sebuah ruang yang kaku, misalnya, kalorimeter bom, hukum pertama adalah

 

Gambar

Di mana kita telah menggunakan entalpi karena nilai-nilai h^o_f telah ditabulasikan. Karena volume dari cairan maupun zat padat dapat diabaikanjika dibandingkan dengan volume gas, kita menuliskan rumus di atas sebagai berikut

 

Jika N_prod = N_reak, Q untuk volume yang kaku adalah sama dengan Q untuk volume kontrol untuk proses isotermal. Di dalam hubungan – hubungan di atas kita menerapkan salah satu metode berikut untuk memperoleh :

Untuk zat padat atau cairan

Gunakan  

Untuk gas-gas

Metode 1: asumsikan gas ideal dengan kalor spesifik konstan sehingga  

Metode 2: asumsikan gas ideal dan gunakan nilai-nilai tabulasi untuk 

Metode 3: asumsikan perilaku gas non-ideal dan gunakan grafik-grafik umum

Metode 4: gunakan tabel-tabel untuk uap, seperti misalnya tabel-tabel uap superheat

Sumber: Potter, Merle C dan Somerton, Craig W. 2008. Termodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta.