Kuliah11

Teks Hlm 223-230

TERMODINAMIK

Memerihal perubahan tenaga yang berlaku/mengiringi sesuatu perubahan.

[Termokimia adalah sebahagian daripada Termodinamik]

Dalam hampir kesemua kes, kita tidak boleh mengukur tenaga pada sesuatu keadaan. Namun demikian, yang perlu dalam termodinamik adalah pengukuran perubahan tenaga, iaitu tenaga pada keadaan akhir sesuatu perubahan ditolakkan dengan tenaga pada keadaan awal sebelum perubahan.

HUKUM-HUKUM TERMODINAMIK

Apabila dua sistem tertutup A dan B berkesimbangan terma dengan satu sistem tertutup lain C, maka kedua-dua sistem A dan B adalah berkeseimbangan terma antara satu sama lain, dan dari itu mempunyai suhu yang sama.

Sistem tertutup yang tidak berkeseimbangan terma, apabila disentuhkan (sehingga proses pengaliran terma boleh berlaku), mungkin akan mengalami perubahan. Jika sistem-sistem tersebut sedang dalam keseimbangan terma, maka tidak akan berlaku apa-apa perubahan.

[Berdasarkan Hukum Keabadian Tenaga] - Tenaga boleh saling bertukar bentuk, tetapi tidak boleh dicipta atau dimusnahkan.

Dalam sesuatu perubahan, sistem berubah keadaan (daripada keadaan awal kepada keadaan akhir)
Pada masa yang sama, persekitaran turut mengalami perubahan.

Bagi sistem:

Bagi persekitaran:

Mengikut Hukum Pertama Termodinamik:

Dalam setiap dan berlaku perubahan pelbagai bentuk tenaga. Perubahan ini tertakluk kepada magnitud yang ditentukan oleh hukum keabadian tenaga. Tenaga yang "hilang" dalam satu bentuk (dalam sistem mahupun dalam persekitaran) "menjelma" dalam bentuk lain (dalam sistem mahupun dalam persekitaran.

Misalnya, tenaga kimia dalam petrol "hilang" semasa pembakaran dan "menjelma" sebagai tenaga mekanik, tenaga bunyi, dll.

Oleh sebab kita pentingkan kepada perubahan, maka, bagi sistem sahaja, kita ungkapkan perubahan tenaga ini dalam perubahan dua bentuk sahaja, iaitu q dan w:

dengan q adalah perubahan haba (pertukaran haba) yang berlaku di antara sistem dengan persekitaran, dan w adalah kerja yang berkaitan dengan q, sama ada dalam sistem mahupun dalam persekitaran. Subskrip "sys" digugurkan, namun dalam ketiadaan subskrip ini ia bermakna "bagi sistem".

KERJA DAN HABA

Magnitud w dan q dalam persamaan di atas merujuk kepada "perubahan" magnitud, akibat perubahan keadaan, ia tidak merujuk kepada sama ada sistem atau persekitaran.

Oleh sebab kita berkehendakkan untuk melihat perubahan pada sistem, maka kita mesti merujukkan magnitud tersebut dengan sistem. Kita buat "convention" - perjanjian:

Misalkan
Misalkan sistem MELAKUKAN sebanyak 50 J, maka tenaga sistem menjadi
, iaitu sistem telah berkurangan tenaga (setelah melakukan kerja)

Misalkan haba sebanyak 100 J DISERAP oleh sistem (endotermik), maka sistem menjadi
, iaitu sistem beroleh tenaga.
Misalkan haba sebanyak 50 J DIBEBASKAN oleh sistem (eksotermik), maka sistem menjadi
, iaitu sistem telah berkurangan tenaga.

Simbol E kita khususkan untuk menyatakan TENAGA DALAMAN sesuatu sistem.

Dalam mekanik, KERJA = DAYA (F) × JARAK (d)

Dalam kimia kerja diperluaskan kepada kerja-kerja mekanik lain. Satu daripadanya ialah PENGEMBANGAN. Gas boleh mengembang dan mengecut dengan mudah, oleh itu kita pilih PENGEMBANGAN GAS sebagai model kerja dalam termodinamik.

Tanda negatif menunjukkan kerja yang dilakukan oleh gas. Dalam pengembangan sebutan adalah +ve, oleh itu, w bertanda -ve.

[Jika pemampatan, adalah negatif, jadi, w bertanda +ve].

Dalam situasi lain, gas tersebut boleh mengembang, bukan terhadap tekanan luar, tetapi terhadap vakum, iaitu ,

Perbandingan dua situasi ini

Ini menunjukkan bahawa w bukanlah fungsi keadaan kerana ia menyebabkan perubahan tenaga yang berlainan apabila gas (dalam contoh di atas) dibawa ke keadaan akhir yang sama, tetapi melalui "dua" jalan yang berlainan.

Hal yang serupa berlaku kepada haba q. Adakah haba q bersifat keadaan?

Haba q bukan sifat keadaan.

Namun demikian, daripada,

maka magnitut hasil tambah "w+q" adalah bersifat keadaan, kerana bersifat keadaan.

Bagi perubahan daripada keadaan 1 kepada keadaan 2, notasi:

adalah bercanggah dengan ciri termodinamik kerana masing-masing adalah bukan sifat keadaan. Namun demikian, notasi:

adalah sejajar dengan ciri termodinamik, kerana hasil tambah (w+q) adalah bersifat keadaan.

KERJA, w, DAN HABA, q, YANG TERBIT DALAM PERUBAHAN PADA SUHU MALAR ADALAH BUKAN BERSIFAT KEADAAN, TETAPI HASIL TAMBAH KEDUA-DUANYA ADALAH BERSIFAT KEADAAN.

Dalam termodinamik, "huruf kecil" seperti "w" dan "q" digunakan untuk menunjukkan parameter bukan bersifat keadaan, manakala huruf besar seperti "T", "V", "P" digunakan untuk menunjukkan parameter yang bersifat keadaan.

______________________________________________________________________

Tutoran

Pelajari Example 6.7 dan Example 6.8 dalam Teks Hlm 227 dan 228.

Buat Latihan 6.55-6.62 Hlm 235.

______________________________________________________________________