Pengantar Termodinamika

 Termokimia adalah bagian dari pembahasan yang lebih luas yang disebut termodinamika (thermodynamics), yaitu ilmu yang mempelajari perubahan antar kalor dan bentuk-bentuk energi yang lain. Hukun-hukun termodinamika menyediakan panduan yang berguna untuk pemahaman energetika dan arah proses. Dalam subbab ini kita akan memusatkan perhatian pada hukum termodinamika pertama, yang secara khusus relevan dengan ilmu termokimia.

          Dalam termodinamika, kita mempelajari perubahan-perubahan dalam keadaan sistem (state a system), yang didefinisikan sebagai nilai-nilai semua sifat makroskopis yang relevan, seperti susunan, energi, suhu, tekanan, dan volume. Energi, tekanan, volume, dan suhu dikatakan sebagai fungsi keadaan (state function) sifat-sifat yang ditentukan oleh keadaan sistem, terlepas bagaimana keadaan tersebut dicapai. Dengan kata lain, ketika keadaan suatu sistem berubah, besar perubahan dalan setiap perubahan fungsi keadaan hanya bergantug pada keadaan awal dan keadaan akhir sistem dan tidak bergantung pada bagaimana perubahan itu dilakukan.

          Keadaan sejumlah tertentu gas ditentukan oleh volume, tekanan, dan suhunya. Perhatikan suatu gas pada tekanan 2 atm, suhu 300 K, dan volume 1 L (keadaan awal). Anggaplah suatu proses dilakukan pada suhu konstan, sedemikian rupa sehingga tekanan gas turun menjadi 1 atm. Menurut hukum Boyle, volumenya harus meningkat menjadi 2 L. Jadi keadaan akhirnya adalah pada tekanan 1 atm, suhu 300 K, dan volume 2 L. Perubahan volumenya (∆V) adalah:

∆V  =  V_f - V_i

=  2 L – 1 L

=  1 L

Dengan V_i dan V_f berturut-turut menyatakan volume awal dan volume akhir. Tidak peduli bagaimana kita sampai pada keadaan akhir (misalnya, tekanan gas dapat ditingkatkan dahulu, kemudian diturunkan menjadi 1 atm), perubahan volumenya selalu 1 L. Jadi volume gas adalah fungsi keadaan. Dengan cara serupa kita dapat menunjukan bahwa tekanan dan suhu juga merupakan fungsi keadaan.

Figure 6.4 The gain in gravitational potential energy that occurs when a person climbs from the base to the top of a mountain is independent of the path taken.

          Energi merupakan fungsi keadaan yang lain. Dengan menggunakan energi potensil sebagai contoh, kita menemukan bahwa peningkatan total dalam energi potensial gravitasi adalah sama ketika kita pergi dari titik awal yang sama ke suatu puncak gunung, tidak peduli bagaimana cara kita mencapainya (Gambar 6.4).