*PEMINDAHAN BAHAN*
Pengertian pemindahan beban secara manual, menurut American Material Handling Society bahwa material handling dinyatakan sebagai seni dan ilmu yang meliputi penanganan (handling), pemindahan (moving), Pengepakan (packaging), penyimpanan (storing) dan pengawasan (controlling) dari material dengan segala bentuknya.(Wignjosoebroto, 1996).
Biomekanika adalah disiplin sumber ilmu yang mengintegrasikan faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan manusia, yang diambil dari pengetahuan dasar seperti fisika, matematika, kimia, fisiologi, anatomi dan konsep rekayasa untuk menganalisa gaya yang terjadi pada tubuh. Kinerja faal dan kenyamanan dari pekerja sudah terbukti sangat menunjang tingkat produktivitas pekerja, dengan demikian para penanggung jawab keselamatan dan kenyamanan kerja harus memikirkan faktor bahaya-bahaya biomekanika.
Sebaiknya aktifitas MMH tidak membahayakan pekerja dan tidak menimbulkan rasa sakit pada pekerja. Sebaiknya aktivitas MMH tidak membahayakan pekerja dan tidak menimbulkan sakit pinggang, sakit pundak atau pergelangan tangan yang membuat pekerja menderita.
Biomekanika Terapan
NIOSH (National For Occupational Safety and Health) adalah suatu lembaga yang menangani masalah kesehatan dan keselamatan kerja di Amerika, telah melakukan analisis terhadap faktor-faktor yang bepengaruh terhadap biomekanika yaitu:
1. Berat dari benda yang dipindahkan, hal ini ditentukan oleh pembebanan langsung.
2. Posisi pembebanan dengan mengacu pada tubuh, dipengaruhi oleh:
a. Jarak horisontal beban yang dipindahkan dari titik berat tubuh.
b. Jarak vertikal beban yang dipindahkan dari lantai.
c. Sudut pemindahan beban dari posisi sagital (posisi pengangkatan tepat didepan tubuh).
3. Frekuensi pemindahan dicatat sebagai rata-rata pemindahan/menit untuk pemindahan berfrekuensi tinggi.
4. Periode (durasi) total waktu yang diberlakukan dalam pemindahan pada suatu pencatatan.
Beban Kerja Fisik Berdasarkan Jumlah Kebutuhan Kalori
Salah satu kebutuhan umum dalam pergerakan otot adalah oksigen yang dibawa oleh darah ke otot untuk pembakaran zat dalam menghasilkan energi.
Menteri Tenaga Kerja melalui Kep. No. 51 tahun 1999, menetapkan kategori beban kerja menurut kebutuhan kalori sebagai berikut :
- Beban kerja ringan : 100 – 200 kilo kalori/jam
- Beban kerja sedang : > 200 – 350 kilo kalori/jam
- Beban kerja berat : > 350 – 500 kilo kalori/jam
Menurut Grandjean (1993) bahwa kebutuhan kalori seorang pekerja selama 24 jam ditentukan oleh tiga hal :
1. Kebutuhan kalori untuk metabolisme basal. Keterangan kebutuhan seorang laki-laki dewasa memerlukan kalori untuk metabolisme basal ± 100 kilo joule (23,87 kilo kalori) per 24 jam per kg BB. Sedangkan wanita dewasa memerlukan kalori untuk metabolisme basal ± 98 kilo joule (23,39 kilo kalori) per 24 jam per kg BB.
2. Kebutuhan kalori untuk kerja. Kebutuhaan kalori untuk kerja sangat ditentukan oleh jenis aktivitas kerja yang dilakukan atau berat ringannya pekerjaan.
3. Kebutuhan kalori untuk aktivitas-aktivitas lain diluar jam kerja. Rata-rata kebutuhan kalori untuk aktivitas diluar kerja adalah ± 2400 kilo joule (573 kilo kalori) untuk laki-laki dewasa dan sebesar 2000 – 2400 kilo joule (425 – 477 kilo kalori) per hari untuk wanita dewasa.
*TERMODINAMIKA*
ENTROPI, ENERGI BEBAS DAN ARAH REAKSI
Entropi dan Ketidakteraturan
· Redistribusi partikel gas dalam wadah terjadi tanpa perubahan energi dalam total sistem, semua susunan ekivalen
· Jumlah cara komponen sistem dapat disusun tanpa merubah energi sistem terkait erat dengan kuantitas entropi (S)
· Entropi adalah ukuran ketidakteraturan sistem
· Sistem dengan cara tersusun ekivalen komponennya sedikit seperti kristal padat memiliki ketidakteraturan yang kecil atau entropi rendah
· Sistem dengan cara tersusun ekivalen komponennya banyak seperti gas memiliki ketidakteraturan besar atau entropi tinggi
· Jika entropi sistem meningkat, komponen sistem menjadi semakin tidak teratur, random dan energi sistem lebih terdistribusi pada range lebih besar Sdisorder > Sorder
· Seperti halnya energi dalam atau entalpi, entropi juga fungsi keadaan yaitu hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir tidak pada bagaimana proses terjadinya
DSsis = Sfinal – Sinitial
· Jika entropi meningkat maka SDsis akan positif, sebaliknya jika entropi turun, maka SDsis akan negatif
Entropi dan Hukum Kedua Termodinamika
· Apa yang menentukan arah perubahan spontan?
· Sistem alami cenderung kearah tidak teratur, random, distribusi partikel kurang teratur
· Beberapa sistem cenderung lebih tidak teratur (es meleleh) tetapi ada juga yang lebih teratur (air membeku) secara spontan
· Dengan meninjau sistem dan lingkungan terlihat semua proses yang berlangsung dalam arah spontan akan meningkatkan entropi total alam semesta (sistem dan lingkungan). Ini yang disebut dengan hukum kedua termodinamika
· Hukum ini tidak memberikan batasan perubahan entropi sistem atau lingkungan, tetapi untuk perubahan spontan entropi total sistem dan lingkungan harus positif
DSuniv = SDsis + SDsurr > 0
Entropi Molar Standar
· Entropi (S) berhubungan dengan jumlah cara (W) sistem dapat tersusun tanpa merubah energi dalam
· Tahun 1877 Ludwig Boltzmann menguraikan hubungan ini secara kuantitatif
· S = k ln W
· Dimana k adalah konstanta Blotzmann (R/NA) » 1,38x10-23 J/K
· Tidak seperti entalpi, entropi memiliki nilai mutlak dengan menerapkan hukum ketiga Termodinamika yang menyatakan kristal sempurna memiliki entropi nol pada temperatur nol absolut Ssis = 0 pada 0 K
· Pada nol absolut, semua partikel pada kristal memiliki energi minimum sehingga hanya ada satu cara mereka tersusun
· Nilai entropi biasanya dibandingkan pada keadaan standar dengan T tertentu, untuk gas pada 1 atm, larutan 1 M, dan zat murni pada keadaan paling stabil untuk padat dan cair
· Entropi merupakan besaran ekstensif sehingga tergantung pada jumlah oleh karena itu dikenalkan dengan entropi molar standar dalam satuan J/mol K
Memperkirakan Nilai So Relatif Sistem
Berdasarkan pengamatan level molekuler kita bisa memperkirakan entropi zat akibat pengaruh
Perubahan temperatur
Keadaan fisik dan perubahan fasa
Pelarutan solid atau liquid
Pelarutan gas
Ukuran atom atau kompleksitas molekul
1. Perubahan Temperatur
So meningkat seiring dengan kenaikan temperatur
T(K) 273 295 298
So 31,0 32,9 33,1
Kenaikan temperatur menunjukkan kenaikan energi kinetik rata-rata partikel
2. Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa
Ketika fasa yang lebih teratur berubah ke yang kurang teratur, perubahan entropi positif
Untuk zat tertentu So meningkat manakala perubahan zat dari solid ke liquid ke gas
Na H2O C(grafit)
So (s / l) 51,4(s) 69,9 (l) 5,7(s)
So (g) 153,6 188,7 158,0
3. Pelarutan solid atau liquid
Entropi solid atau liquid terlarut biasanya lebih besar dari solut murni, tetapi jenis solut dan solven dan bagaimana proses pelarutannya mempengaruhi entropi overall
NaCl AlCl3 CH3OH
So s/l 72.1(s) 167(s) 127(l)
Soaq 115,1 -148 132
4. Pelarutan Gas
Gas begitu tidak teratur dan akan menjadi lebih teratur saat dilarutkan dalam liquid atau solid
Entropi larutan gas dalam liquid atau solid selalu lebih kecil dibanding gas murni
Saat O2 (Sog = 205,0J/mol K) dilarutkan dalam air, entropi turun drastis (Soaq = 110,9 J/mol K)
5. Ukuran Atom atau Kompleksitas molekul
Perbedaan entropi zat dengan fasa sama tergantung pada ukuran atom dan komplesitas molekul
Li Na K Rb Cs
Jari2 152 186 227 248 265
M molar 6.941 22.99 39.10 85.47 132.9
So(s) 29.1 51.4 64.7 69.5 85.2
Untuk senyawa, entropi meningkat seiring dengan kompleksitas kimia yaitu dengan semakin banyaknya jumlah atom dalam molekul
Hal ini berlaku untuk senyawa ionik dan kovalen
NO NO2 N2O4
So(g) 211 240 304
Kecenderungan ini didasarkan atas variasi gerakan yang dapat dilakukan molekul
Untuk molekul lebih besar lagi, juga perlu diperhitungkan bagaimana bagian dari melekul dapat bergerak terhadap bagian lain
Rantai hidrokarbon panjang dapat berotasi dan bervibrasi dengan lebih banyak cara dibanding rantai pendek
CH4 C2H6 C3H8 C4H10
So 186 230 270 310
Entropi Standar Reaksi DSorxn
DSorxn = mSSoproduk - nSSoreaktan
m dan n adalah jumlah individual spesies diwakili oleh koefisien reaksi
Jika ammonia terbentuk dari komponen nya, 4 mol gas menghasilkan 2 mol gas karena gas memiliki entropi molar tinggi, terlihat entropi produk kurang dari reaktan sehingga entropi turun selama reaksi
N2(g) + 3H2(g) 2NHÛ3(g)
DSorxn = (2 mol NH3 x So NH3) – [(1 mol N2 x So N2) + (3 mol H2 x So H2)]
DSorxn = (2 x 193) – [(1 x 191,5) + (3 x 130,6) = -197 J/K
Hk kedua menyatakan penurunan entropi sistem hanya dapat terjadi jika entropi lingkungan meningkat melebihinya
Peran penting lingkungan adalah dalam memberi panas ke sistem atau mengambilnya dari sistem (lingk dapat berperan sebagai source or heat sink)
Pada perubahan eksotermik, panas yang dilepas sistem, diserap oleh lingkungan ini menyebabkan gerak random partikel dilingkungan meningkat sehingga entropi meningkat qsis <>surr > 0, DSsurr > 0
Pada perubahan endotermik, sistem menyerap panas dan lingkungan melepas panas, sehingga entropi lingkungan menurun, qsis > 0, qsurr <>Dsurr <>
Perubahan entropi lingkungan berbanding lurus dengan perubahan panas sistem dan berbanding terbalik dengan temperatur lingkungan sebelum transfer panas
DSsurr -qµsis, dan SDsurr µ 1/T
Kombinasinya menghasilkan
DSsurr = -qsis/T
Jika proses berlangsung pada tekanan konstan, qp sama dengan H sehinggaD
DSsurr = -HDsis/T
Kita dapat menghitung SDsurr dengan mengukur HDsis dan temperatur ketika perubahan terjadi
Perubahan Entropi dan Keadaan Kesetimbangan
Perubahan mengarah kekesetimbangan secara spontan, DSuniv > 0
Ketika kesetimbangan tercapai tidak ada lagi daya untuk mendorong perubahan sehingga SDuniv = 0. Pada titik ini perubahan entropi pada sistem diikuti perubahan entropi lingkungan dalam jumlah yang sama tetapi berbeda tanda
Pada kesetimbangan SDuniv = SDsis + SDsurr = 0
Atau SDsis = -SDsurr
Kesetimbangan Uap Air
Penguapan 1 mol air pada 100oC (373 K)
H2O(l:373 K) Û H2O(g: 373 K)
DSosis = So H2O(g) – So H2O(l)
= 195,9 – 86,8 = 109,1 J/K
Sistem menjadi lebih tidak teratur
DSsurr = -HDosis/T = -HDovap/T
= -40,7 x 103 J/373 K = -109 J/K
DSuniv = 109 J/K + (-109 J/K) = 0
Saat kesetimbangan tercapai, proses reaksi berlangsung spontan baik arah maju maupun balik
Eksotermik dan Endotermik Spontan
Reaksi Eksotermik
C6H12O6(s) + 6O2(g) à 6CO2(g) + 6H2O(g) + kalor
CaO(s) + CO2(g) CaCOà3(s) + kalor
Reaksi Endotermik
Kalor + Ba(OH)2·8H2O(s) + 2NH4NO3(s) à Ba2+(aq) + 2NO3-(aq) + 2NH3(aq) + 10H2O(l)
Entropi, Energi Bebas dan Kerja
Spontanitas dapat ditentukan dengan mengukur DSsis dan SDsurr, tetapi akan lebih mudah jika kita memiliki satu parameter saja untuk menentukan spontanitas
Energi bebas Gibbs (G) adalah fungsi yang menggabungkan entalpi dan entropi dari sistem
G = H – TS
Diajukan oleh Josiah Willard Gibbs 1877
DSuniv = SDsis + SDsurr
Pada Tekanan konstan SDsurr = -HDsis/T
DSuniv = SDsis - HDsis/T
Jika kedua sisi dikalikan –T maka
-TSDuniv = HDsis - TSDsis atau
-TSDuniv = GDsis
DSuniv > 0 spontan à DG <>
DSuniv <>à DG > 0
DSuniv = 0 setimbang à DG = 0
Menghitung Perubahan Energi Bebas Standar
DGosis = HDosis - TSDosis
Energi bebas Gibbs juga dapat dihitung (karena ia fungsi keadaan) dari energi bebas produk dan reaktan
DGorxn = GDmSof(produk) - GDnSof(reaktan)
Catatan : GDof suatu unsur pada keadaan standarnya adalah nol
Pengertian pemindahan beban secara manual, menurut American Material Handling Society bahwa material handling dinyatakan sebagai seni dan ilmu yang meliputi penanganan (handling), pemindahan (moving), Pengepakan (packaging), penyimpanan (storing) dan pengawasan (controlling) dari material dengan segala bentuknya.(Wignjosoebroto, 1996).
Biomekanika adalah disiplin sumber ilmu yang mengintegrasikan faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan manusia, yang diambil dari pengetahuan dasar seperti fisika, matematika, kimia, fisiologi, anatomi dan konsep rekayasa untuk menganalisa gaya yang terjadi pada tubuh. Kinerja faal dan kenyamanan dari pekerja sudah terbukti sangat menunjang tingkat produktivitas pekerja, dengan demikian para penanggung jawab keselamatan dan kenyamanan kerja harus memikirkan faktor bahaya-bahaya biomekanika.
Sebaiknya aktifitas MMH tidak membahayakan pekerja dan tidak menimbulkan rasa sakit pada pekerja. Sebaiknya aktivitas MMH tidak membahayakan pekerja dan tidak menimbulkan sakit pinggang, sakit pundak atau pergelangan tangan yang membuat pekerja menderita.
Biomekanika Terapan
NIOSH (National For Occupational Safety and Health) adalah suatu lembaga yang menangani masalah kesehatan dan keselamatan kerja di Amerika, telah melakukan analisis terhadap faktor-faktor yang bepengaruh terhadap biomekanika yaitu:
1. Berat dari benda yang dipindahkan, hal ini ditentukan oleh pembebanan langsung.
2. Posisi pembebanan dengan mengacu pada tubuh, dipengaruhi oleh:
a. Jarak horisontal beban yang dipindahkan dari titik berat tubuh.
b. Jarak vertikal beban yang dipindahkan dari lantai.
c. Sudut pemindahan beban dari posisi sagital (posisi pengangkatan tepat didepan tubuh).
3. Frekuensi pemindahan dicatat sebagai rata-rata pemindahan/menit untuk pemindahan berfrekuensi tinggi.
4. Periode (durasi) total waktu yang diberlakukan dalam pemindahan pada suatu pencatatan.
Beban Kerja Fisik Berdasarkan Jumlah Kebutuhan Kalori
Salah satu kebutuhan umum dalam pergerakan otot adalah oksigen yang dibawa oleh darah ke otot untuk pembakaran zat dalam menghasilkan energi.
Menteri Tenaga Kerja melalui Kep. No. 51 tahun 1999, menetapkan kategori beban kerja menurut kebutuhan kalori sebagai berikut :
- Beban kerja ringan : 100 – 200 kilo kalori/jam
- Beban kerja sedang : > 200 – 350 kilo kalori/jam
- Beban kerja berat : > 350 – 500 kilo kalori/jam
Menurut Grandjean (1993) bahwa kebutuhan kalori seorang pekerja selama 24 jam ditentukan oleh tiga hal :
1. Kebutuhan kalori untuk metabolisme basal. Keterangan kebutuhan seorang laki-laki dewasa memerlukan kalori untuk metabolisme basal ± 100 kilo joule (23,87 kilo kalori) per 24 jam per kg BB. Sedangkan wanita dewasa memerlukan kalori untuk metabolisme basal ± 98 kilo joule (23,39 kilo kalori) per 24 jam per kg BB.
2. Kebutuhan kalori untuk kerja. Kebutuhaan kalori untuk kerja sangat ditentukan oleh jenis aktivitas kerja yang dilakukan atau berat ringannya pekerjaan.
3. Kebutuhan kalori untuk aktivitas-aktivitas lain diluar jam kerja. Rata-rata kebutuhan kalori untuk aktivitas diluar kerja adalah ± 2400 kilo joule (573 kilo kalori) untuk laki-laki dewasa dan sebesar 2000 – 2400 kilo joule (425 – 477 kilo kalori) per hari untuk wanita dewasa.
*TERMODINAMIKA*
ENTROPI, ENERGI BEBAS DAN ARAH REAKSI
Entropi dan Ketidakteraturan
· Redistribusi partikel gas dalam wadah terjadi tanpa perubahan energi dalam total sistem, semua susunan ekivalen
· Jumlah cara komponen sistem dapat disusun tanpa merubah energi sistem terkait erat dengan kuantitas entropi (S)
· Entropi adalah ukuran ketidakteraturan sistem
· Sistem dengan cara tersusun ekivalen komponennya sedikit seperti kristal padat memiliki ketidakteraturan yang kecil atau entropi rendah
· Sistem dengan cara tersusun ekivalen komponennya banyak seperti gas memiliki ketidakteraturan besar atau entropi tinggi
· Jika entropi sistem meningkat, komponen sistem menjadi semakin tidak teratur, random dan energi sistem lebih terdistribusi pada range lebih besar Sdisorder > Sorder
· Seperti halnya energi dalam atau entalpi, entropi juga fungsi keadaan yaitu hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir tidak pada bagaimana proses terjadinya
DSsis = Sfinal – Sinitial
· Jika entropi meningkat maka SDsis akan positif, sebaliknya jika entropi turun, maka SDsis akan negatif
Entropi dan Hukum Kedua Termodinamika
· Apa yang menentukan arah perubahan spontan?
· Sistem alami cenderung kearah tidak teratur, random, distribusi partikel kurang teratur
· Beberapa sistem cenderung lebih tidak teratur (es meleleh) tetapi ada juga yang lebih teratur (air membeku) secara spontan
· Dengan meninjau sistem dan lingkungan terlihat semua proses yang berlangsung dalam arah spontan akan meningkatkan entropi total alam semesta (sistem dan lingkungan). Ini yang disebut dengan hukum kedua termodinamika
· Hukum ini tidak memberikan batasan perubahan entropi sistem atau lingkungan, tetapi untuk perubahan spontan entropi total sistem dan lingkungan harus positif
DSuniv = SDsis + SDsurr > 0
Entropi Molar Standar
· Entropi (S) berhubungan dengan jumlah cara (W) sistem dapat tersusun tanpa merubah energi dalam
· Tahun 1877 Ludwig Boltzmann menguraikan hubungan ini secara kuantitatif
· S = k ln W
· Dimana k adalah konstanta Blotzmann (R/NA) » 1,38x10-23 J/K
· Tidak seperti entalpi, entropi memiliki nilai mutlak dengan menerapkan hukum ketiga Termodinamika yang menyatakan kristal sempurna memiliki entropi nol pada temperatur nol absolut Ssis = 0 pada 0 K
· Pada nol absolut, semua partikel pada kristal memiliki energi minimum sehingga hanya ada satu cara mereka tersusun
· Nilai entropi biasanya dibandingkan pada keadaan standar dengan T tertentu, untuk gas pada 1 atm, larutan 1 M, dan zat murni pada keadaan paling stabil untuk padat dan cair
· Entropi merupakan besaran ekstensif sehingga tergantung pada jumlah oleh karena itu dikenalkan dengan entropi molar standar dalam satuan J/mol K
Memperkirakan Nilai So Relatif Sistem
Berdasarkan pengamatan level molekuler kita bisa memperkirakan entropi zat akibat pengaruh
Perubahan temperatur
Keadaan fisik dan perubahan fasa
Pelarutan solid atau liquid
Pelarutan gas
Ukuran atom atau kompleksitas molekul
1. Perubahan Temperatur
So meningkat seiring dengan kenaikan temperatur
T(K) 273 295 298
So 31,0 32,9 33,1
Kenaikan temperatur menunjukkan kenaikan energi kinetik rata-rata partikel
2. Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa
Ketika fasa yang lebih teratur berubah ke yang kurang teratur, perubahan entropi positif
Untuk zat tertentu So meningkat manakala perubahan zat dari solid ke liquid ke gas
Na H2O C(grafit)
So (s / l) 51,4(s) 69,9 (l) 5,7(s)
So (g) 153,6 188,7 158,0
3. Pelarutan solid atau liquid
Entropi solid atau liquid terlarut biasanya lebih besar dari solut murni, tetapi jenis solut dan solven dan bagaimana proses pelarutannya mempengaruhi entropi overall
NaCl AlCl3 CH3OH
So s/l 72.1(s) 167(s) 127(l)
Soaq 115,1 -148 132
4. Pelarutan Gas
Gas begitu tidak teratur dan akan menjadi lebih teratur saat dilarutkan dalam liquid atau solid
Entropi larutan gas dalam liquid atau solid selalu lebih kecil dibanding gas murni
Saat O2 (Sog = 205,0J/mol K) dilarutkan dalam air, entropi turun drastis (Soaq = 110,9 J/mol K)
5. Ukuran Atom atau Kompleksitas molekul
Perbedaan entropi zat dengan fasa sama tergantung pada ukuran atom dan komplesitas molekul
Li Na K Rb Cs
Jari2 152 186 227 248 265
M molar 6.941 22.99 39.10 85.47 132.9
So(s) 29.1 51.4 64.7 69.5 85.2
Untuk senyawa, entropi meningkat seiring dengan kompleksitas kimia yaitu dengan semakin banyaknya jumlah atom dalam molekul
Hal ini berlaku untuk senyawa ionik dan kovalen
NO NO2 N2O4
So(g) 211 240 304
Kecenderungan ini didasarkan atas variasi gerakan yang dapat dilakukan molekul
Untuk molekul lebih besar lagi, juga perlu diperhitungkan bagaimana bagian dari melekul dapat bergerak terhadap bagian lain
Rantai hidrokarbon panjang dapat berotasi dan bervibrasi dengan lebih banyak cara dibanding rantai pendek
CH4 C2H6 C3H8 C4H10
So 186 230 270 310
Entropi Standar Reaksi DSorxn
DSorxn = mSSoproduk - nSSoreaktan
m dan n adalah jumlah individual spesies diwakili oleh koefisien reaksi
Jika ammonia terbentuk dari komponen nya, 4 mol gas menghasilkan 2 mol gas karena gas memiliki entropi molar tinggi, terlihat entropi produk kurang dari reaktan sehingga entropi turun selama reaksi
N2(g) + 3H2(g) 2NHÛ3(g)
DSorxn = (2 mol NH3 x So NH3) – [(1 mol N2 x So N2) + (3 mol H2 x So H2)]
DSorxn = (2 x 193) – [(1 x 191,5) + (3 x 130,6) = -197 J/K
Hk kedua menyatakan penurunan entropi sistem hanya dapat terjadi jika entropi lingkungan meningkat melebihinya
Peran penting lingkungan adalah dalam memberi panas ke sistem atau mengambilnya dari sistem (lingk dapat berperan sebagai source or heat sink)
Pada perubahan eksotermik, panas yang dilepas sistem, diserap oleh lingkungan ini menyebabkan gerak random partikel dilingkungan meningkat sehingga entropi meningkat qsis <>surr > 0, DSsurr > 0
Pada perubahan endotermik, sistem menyerap panas dan lingkungan melepas panas, sehingga entropi lingkungan menurun, qsis > 0, qsurr <>Dsurr <>
Perubahan entropi lingkungan berbanding lurus dengan perubahan panas sistem dan berbanding terbalik dengan temperatur lingkungan sebelum transfer panas
DSsurr -qµsis, dan SDsurr µ 1/T
Kombinasinya menghasilkan
DSsurr = -qsis/T
Jika proses berlangsung pada tekanan konstan, qp sama dengan H sehinggaD
DSsurr = -HDsis/T
Kita dapat menghitung SDsurr dengan mengukur HDsis dan temperatur ketika perubahan terjadi
Perubahan Entropi dan Keadaan Kesetimbangan
Perubahan mengarah kekesetimbangan secara spontan, DSuniv > 0
Ketika kesetimbangan tercapai tidak ada lagi daya untuk mendorong perubahan sehingga SDuniv = 0. Pada titik ini perubahan entropi pada sistem diikuti perubahan entropi lingkungan dalam jumlah yang sama tetapi berbeda tanda
Pada kesetimbangan SDuniv = SDsis + SDsurr = 0
Atau SDsis = -SDsurr
Kesetimbangan Uap Air
Penguapan 1 mol air pada 100oC (373 K)
H2O(l:373 K) Û H2O(g: 373 K)
DSosis = So H2O(g) – So H2O(l)
= 195,9 – 86,8 = 109,1 J/K
Sistem menjadi lebih tidak teratur
DSsurr = -HDosis/T = -HDovap/T
= -40,7 x 103 J/373 K = -109 J/K
DSuniv = 109 J/K + (-109 J/K) = 0
Saat kesetimbangan tercapai, proses reaksi berlangsung spontan baik arah maju maupun balik
Eksotermik dan Endotermik Spontan
Reaksi Eksotermik
C6H12O6(s) + 6O2(g) à 6CO2(g) + 6H2O(g) + kalor
CaO(s) + CO2(g) CaCOà3(s) + kalor
Reaksi Endotermik
Kalor + Ba(OH)2·8H2O(s) + 2NH4NO3(s) à Ba2+(aq) + 2NO3-(aq) + 2NH3(aq) + 10H2O(l)
Entropi, Energi Bebas dan Kerja
Spontanitas dapat ditentukan dengan mengukur DSsis dan SDsurr, tetapi akan lebih mudah jika kita memiliki satu parameter saja untuk menentukan spontanitas
Energi bebas Gibbs (G) adalah fungsi yang menggabungkan entalpi dan entropi dari sistem
G = H – TS
Diajukan oleh Josiah Willard Gibbs 1877
DSuniv = SDsis + SDsurr
Pada Tekanan konstan SDsurr = -HDsis/T
DSuniv = SDsis - HDsis/T
Jika kedua sisi dikalikan –T maka
-TSDuniv = HDsis - TSDsis atau
-TSDuniv = GDsis
DSuniv > 0 spontan à DG <>
DSuniv <>à DG > 0
DSuniv = 0 setimbang à DG = 0
Menghitung Perubahan Energi Bebas Standar
DGosis = HDosis - TSDosis
Energi bebas Gibbs juga dapat dihitung (karena ia fungsi keadaan) dari energi bebas produk dan reaktan
DGorxn = GDmSof(produk) - GDnSof(reaktan)
Catatan : GDof suatu unsur pada keadaan standarnya adalah nol
Tidak ada komentar:
Posting Komentar