Neraca Energi - PG2102

Pokok Bahasan Energetika Kimia

1. Hukum Kekekalan Massa dan Energi

   • Massa total zat sebelum dan sesudah reaksi sama.
   • Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

2. Neraca Energi Sistem Tertutup

   • Sistem tertutup: tidak ada aliran masuk/keluar.
   • Perubahan energi sistem = perubahan energi lingkungan.
   • Persamaan dasar: $\Delta U = Q + W$
   • Contoh: Air terjun (energi potensial = energi dalam sistem).

3. Fungsi Keadaan

   • Sifat fisik sistem yang hanya bergantung pada keadaan sistem seperti temperatur, tekanan, densitas, energi dalam, entalpi.
   • Panas dan kerja bukan fungsi keadaan.

4. Proses pada P tetap dan V tetap

   • Pada V tetap: $dV = 0$, $\Delta U = Q$.
   • Pada P tetap: $\Delta Q = \Delta H$, dimana $H = U + PV$.

5. Kapasitas Panas

   • Volum konstan: $C_V = \left(\frac{\partial U}{\partial T}\right)_V$
   • Tekanan konstan: $C_P = \left(\frac{\partial H}{\partial T}\right)_P$
   • Latihan menghitung panas dan kerja pada perubahan kondisi udara dari 1 bar ke 5 bar.

6. Neraca Energi Sistem Terbuka

   • Control Volume: perubahan massa dari aliran masuk dan keluar.
   • Energi total aliran: dalam bentuk energi dalam, potensial, kinetik.
   • Persamaan neraca energi dengan definisi entalpi: $H = U + PV$.
   • Contoh: Sebuah tangki pemanas air listrik dengan kapasitas 190 kg.

Contoh dan Perhitungan

• Sistem Tertutup:

  • Contoh: Air terjun, dimana perubahan energi potensial dikonversi menjadi energi kinetik dan energi dalam.

• Sistem Terbuka:

  • Contoh: Tangki air dengan energi aliran masuk dan keluar.

Asumsi

• Pada keadaan tunak, tidak ada akumulasi massa.
• Perubahan energi kinetik dan potensial dapat diabaikan dibandingkan energi dalam atau entalpi.

Studi Kasus

• Tangki Pemanas Air:
  • Menghitung waktu untuk temperatur air menurun saat aliran listrik padam.
  • Menggunakan neraca energi sistem terbuka dengan asumsi kehilangan panas tangki diabaikan.

Kesimpulan

• Pemahaman tentang neraca energi penting untuk analisis sistem kimia.
• Fungsi keadaan dan kapasitas panas adalah konsep kunci dalam termodinamika.
• Aplikasi dalam sistem tertutup dan terbuka berbeda dalam pendekatan perhitungan energi.