Example and Problem

Example 6.1

Volume gas tertentu mengembang dari 2,0 L menjadi 6,0 L pada suhu konstan. Hitunglah usaha yang dilakukan oleh gas jika memgembang ketika:

(a) melawan ruang hampa  

(b) melawan konstanta tekanan 1,2 atm.

 

            Jawab:

(a)    Karena tekanan luar nol, tidak ada pekerjaan yang dilakukan pada ekspansi.

 

w = -PΔV

           = -(0)(6.0 - 2.0) L

                = 0

 

(b)   Eksternal, tekanan yang berlawanan adalah 1.2 atm, jadi

 

w = -PΔV

    = -(1.2 atm)(6.0 2 2.0) L

    = -4.8 L . atm

 

Untuk mengubah jawaban menjadi joule, dengan cara:

 

w = -4.8 L  atm x 101.3 J

                                     1 L . atm

    = -4.9 x 10² J

 

Example 6.2

Pekerjaan yang dilakukan ketika gas dikompresi dalam silinder seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah adalah 462 J. Selama proses ini, terjadi perpindahan kalor sebesar 128 J dari gas ke lingkungan. Hitung perubahan energi untuk proses ini.

Jawab

Untuk menghitung perubahan energi gas, kita membutuhkan Persamaan (6.1). Usaha kompresi positif dan karena kalor dilepaskan oleh gas, maka q negatif. Karena itu, kita punya

 

ΔU = q + w

                               = -128 J + 462 J

                               = 334 J

 

Hasilnya, energi gas bertambah 334 J.

 

 

Example 6.3

Diberikan persamaan termokimia

2SO₂(g) + O₂(g)   ------>  2SO₃(g)  ΔH = -198.2 kJ/mol

 

hitunglah kalor yang dihasilkan ketika 87,9 g SO₂ (massa molar = 64,07 g / mol) diubah ke SO₃.

 

Jawab

Pertama-tama kita perlu menghitung jumlah mol SO₂ dalam 87,9 g senyawa dan kemudian menemukan jumlah kilojoule yang dihasilkan dari eksotermik reaksi. Urutan konversinya adalah sebagai berikut:

 

grams of SO2 -----> moles of SO2 -----> kilojoule panas yang dihasilkan

 

Oleh karena itu, perubahan entalpi untuk reaksi ini diberikan oleh

 

ΔH = 87.9 g SO2  x  1 mol SO2  x  -198.2 kJ   = -136 kJ

     64.07 g SO2    2 mol SO2

 

dan kalor yang dilepaskan ke lingkungan adalah -136 kJ.

 

 

Problem 6.17

Sebuah gas mengembang dan melakukan usaha P-V di lingkungan, sekitar 325 J. Pada saat yang sama, ia menyerap 127 J kalor dari lingkungan. Hitung perubahannya dalam energi gas.

 

Jawab:

ΔU = Q + W

                  = 127 J + 325 J

      = 452 J

 Problem 6.26

Tentukan jumlah kalor (dalam kJ) yang dilepaskan bila dihasilkan 1,26 x 10⁴ g NO₂ sesuai dengan

persamaan 2NO

 

2NO(g) + O₂(g) ----> 2NO₂(g)  ΔH = -114,6 kJ/mol

 

Jawab:

              m NO₂  = 1,26 x 10⁴

                   n NO₂ = 1,26 x 10⁴    = n 2NO                                                                                                                                         46

                         = 273.913

           

            Q = - ΔH . mol

                = 114,6 x 273,913

                   = 31.390,4298 kJ

 

 

Problem 6.34

Hitung jumlah kalor yang dibebaskan (dalam kJ) dari 366 g merkuri (raksa)  saat mendingin dari 77,08C menjadi 12,08C.

 

Jawab:

 m  = 0,366 kg

ΔT = 12,08 - 77,08 = -65 C

c raksa = 140 J/kg C

 

     Q = m . c . ΔT

         = 0, 366 . 140 . (-65)

         = -6006 J

 

Ubah ke kJ, maka  -6006 : 1000 = -6,006 kJ