1. Reaksi pembakaran sempurna metana (CH₄) dengan oksigen (O₂) terjadi dalam suatu reaktor pada tekanan konstan 1.5 atm dan suhu awal reaktan 500 K. Produk reaksi keluar dari reaktor pada suhu 800 °F. Diketahui data-data sebagai berikut:
• Reaksi kimia: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)
• Entropi molar standar (S°) pada 298 K (dalam J mol⁻¹ K⁻¹):
o CH₄(g) = 186.2
o O₂(g) = 205.1
o CO₂(g) = 213.7
o H₂O(g) = 188.8
• Kapasitas panas molar pada tekanan konstan (Cₚ,m) sebagai fungsi suhu (dalam J mol⁻¹ K⁻¹):
o CH₄(g): 35.7 + 0.0301 T - 7.03 x 10⁻⁶ T²
o O₂(g): 29.96 + 0.00418 T - 1.67 x 10⁻⁶ T²
o CO₂(g): 44.23 + 0.00879 T - 8.62 x 10⁻⁶ T²
o H₂O(g): 30.00 + 0.01071 T + 0.33 x 10⁻⁵ T²
Pertanyaan:
1. Hitung perubahan entropi standar reaksi pada 298 K (dalam J K⁻¹ per mol CH₄ bereaksi).
2. Konversikan suhu awal reaktan dari Kelvin ke derajat Celsius (°C) dan derajat Fahrenheit (°F).
3. Konversikan suhu akhir produk dari derajat Fahrenheit (°F) ke Kelvin (K).
4. Hitung perubahan entropi pemanasan reaktan dari suhu awal (T₁) ke suhu standar 298 K (ΔS₁,₂) (dalam J K⁻¹ per mol CH₄ bereaksi). Perhatikan bahwa Anda perlu mengintegrasikan fungsi kapasitas panas untuk setiap reaktan dan menjumlahkannya sesuai stoikiometri.
5. Hitung perubahan entropi pendinginan produk dari suhu standar 298 K ke suhu akhir (T₂) (ΔS₃,₄) (dalam J K⁻¹ per mol CH₄ bereaksi). Perhatikan bahwa Anda perlu mengintegrasikan fungsi kapasitas panas untuk setiap produk dan menjumlahkannya sesuai stoikiometri.
6. Hitung perubahan entropi reaksi pada kondisi yang diberikan (dalam J K⁻¹ per mol CH₄ bereaksi).
- Jelaskan mengapa perhitungan ΔS₁,₂ melibatkan integrasi dari suhu awal ke suhu standar, sedangkan ΔS₃,₄ melibatkan integrasi dari suhu standar ke suhu akhir. Kaitkan jawaban Anda dengan konsep fungsi keadaan entropi.