Review Thermodinamika

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Review Thermodinamika"

Ida Darmali
7 tahun lalu
Tontonan:

1 Revew hermodnamka

2 Hubungan hermodnamka dan Mekanka tatstk hermodnamka: deskrps fenomenologs tentang sfatsfat fss sstem makroskopk dalam kesetmbangan. Phenomenologs : mendasarkan pada pengamatan emprs terhadap sejumlah besaran fska, lalu dengan menggunakan logka matematka dsusun menjad serangkaan hubungan antara varabel-varabel (thermodnamka) yang dsebut sebaga hukum-hukum thermodnamka. Justfkas hukum-hukum hermodnamka tersebut dlakukan oleh teor yang berdasarkan pada deskrps mkroskopk sstem (yang lebh fundamental) yang dkenal dengan nama mekanka statstk.

3 Kesetmbangan an Fungs Keadaan Kesetmbangan : suatu sstem dalam kesetmbangan jka dalam selang waktu pengamatan sfat-sfat sstem tdak banyak berubah. stem makroskopk dalam kesetmbangan dkaraktersas oleh sejumlah fungs keadaan (state functons) atau koordnat thermodnamka Contoh fungs keadaan : Fluda : tekanan (P) dan volume () Flm tps : tegangan permukaan (σ) dan luas permukaan (A) Kawat : tegangan () dan panjang (L) Delektrk : medan lstrk () dan polarsas (P)

4 stem erbuka dan ertutup & Hk 0 stem tertutup/tersolas : dbatas oleh dndng adabatk shg tdak ada nteraks dengan lngkungan. stem terbuka : memungknkan nteraks dengan lngkungan, msal melalu dndng daterms. Daterms : memungknkan pertukaran kalor akan tetap tdak memperbolehkan partkel lewat. Hukum ke-0 hermodnamka : Jka sstem A dan B secara terpsah dalam kesetmbangan dengan sstem lan C, maka sstem A dan B juga salng setmbang satu dengan yang lan.

5 emperature & nerg Dalam Hukum ke-0 bermplkas adanya fungs keadaan pentng yatu emperature (emprs). emperatur nlah yang sama ketka sstem dalam kesetmbangan (thermal). ransformas sstem dar satu keadaan setmbang ke keadaan setmbang yang lan dmungknkan dengan adanya usaha atau kalor ke dalam sstem. Dalam sstem tersolas (adbatk) usaha yang dlakukan sstem untuk berubah dar satu keadaan ke keadaan lan hanya bergantung pada keadaan awal dan akhr saja, dan tdak bergantung pada proses yang dtempuhnya. Konsekuensnya : dapat ddefnskan fungs keadaan lan yang dsebut nerg Dalam (U).

6 Hukum- hermodnamka Dalam proses adabatk tsb nerg dalam sstem (U) terkat dengan usaha W yang dlakukan oleh sstem: W = - {U(fnal)-U(awal)} = - U notas : jka W<0 berart sstem dkena usaha dar luar dan sebalknya. Dalam transformas non adabatc (boleh nteraks dengan lngkungan) maka perubahan energ dalam tak sama dengan usaha lag! Jumlah dar mereka ddefnskan sebaga kalor Q yg masuk sstem: Q = W + U Untuk perubahan kecl (nfntesmall) : (hukum ke hermodnamka) dq = dw + du

7 Proses-Proses hermodnamka Ada berbaga tpe proses-proses thermodnamka Proses kuasstatk adalah proses yang dlakukan cukup lambat sehngga setap saat sstem bsa danggap setmbang, sehngga setap saat fungs keadaan (koordnate thermodnamka ) exst dapat ddefnskan dan dapat dhtung. Proses spontan adalah proses yang terjad pada suatu sstem thermodnamka yang mengakbatkan perubahan varabel/fungs keadaan tanpa ada perubahan kendala eksternal terhadap sstem tsb. Proses tsb semata krn dnamka nternal sstem.

8 Proses-Proses pesal hermodnamka Proses reversble adalah proses kuastatk yang mengkut suatu lntasan d ruang thermodnamka (dbentuk oleh varabel-varabel keadaan) yang dapat dtelusur balk ke keadaan semula. Lawan dar reversble adalah proses rreversble. Proses sothermal jka temperature tdak berubah Proses sochorc jka volume tdak berubah Proses sobarc jka tekanan tdak berubah

9 Gaya Rampatan (Generalzed Force) & Perpndahan (Dsplacement) Dalam proses perubahan kuasstatk maka usaha yang dlakukan oleh sstem dapat dnyatakan dengan perubahan yang terjad dalam koordnat-koordnate (varabel) thermodnamka tsb. Fungs keadaan {X} dapat dnyatakan sebaga satu set perpndahan umum (generalzed dsplacement) {x} dan satu set gaya umum (generalzed force) {J}, sehngga usaha yang dlakukan sstem dapat dtulskan sbb: dw J dx

10 Gaya Rampatan (Generalzed Force) & Perpndahan (Dsplacement) stem Generalzed Force Generalzed Dsplacement Fluda ekanan -P olume, Kawat egangan Panjang, L Flm tps egangan permukaan, σ Luas, A Magnet Medan magnet H Magnetsas M Delektrk Medan lstrk Polarsas P Reaks Kma Potensal kma Jumlah partkel N

11 Hukum hermodnamka Ada berbaga bentuk ungkapan hukum thermodnamka yang semuanya ekvalen. Artnya jka ungkapan yg satu benar maka ungkapan yg lan juga benar demkan juga sebalknya. ers Kelvn: dak ada proses thermodnamka (sklus) yg melulu hanya mengambl kalor dar reservor suhu tngg dan mengubahnya seluruhnya menjad usaha. ers Clausus: dak ada proses thermodnamka spontan yang efeknya hanya memndahkan kalor dar reservor suhu rendah ke reservor suhu tngg (tak perlu usaha dar luar).

12 Hukum hermodnamka Corrolary : dak ada mesn kalor yg beroperas dantara reservor suhu rendah dan suhu tngg yang bsa lebh efsen dar Mesn Carnot. Untuk sklus Carnot berlaku : Atau secara umum untuk proses reversble : Q Q 0 R dq 0

13 Defns ntrop dan Potensal hermodnamka Bsa ddefnskan fungs keadaan (baru) yang dsebut entrop () : d dq Untuk proses reversble, hukum dapat dnyatakan sbb: du d dw d J dx Potensal thermodnamka (analog mekanka). Usaha oleh gaya konservatf = perubahan (energ) potensal (tertentu). du d dw d Pd du d J dx dn

14 Defns ntrop dan Potensal hermodnamka Usaha yang dlakukan terkat dengan perubahan potensal (thermodnamka) tertentu. Contoh energ dalam (lhat d sebelumnya), untuk sstem Fluda (atau gas) maka hukum menjad : du d dw d Pd ecara umum jka sstem boleh bertukar partkel dengan lngkungan (terbuka) maka: du d J dx dn

15 nerg Bebas (Free nerg) Helmhotz Beberapa contoh potensal thermodnamka : nerg Bebas Helmhotz Melalu transformas Legendre, ddefnskan nerg Bebas Helmhotz (A): A U A : adalah fungs keadaan/ potensal thermodnamka, dalam bentuk dfferensalnya dapat dnyatakan sbb: da du d d A n bsa dsebut potensal thermodnamka juga sebab bsa dkatkan dengan usaha untuk proses tertentu.

16 nerg Bebas (Free nerg) Helmhotz Untuk usaha d proses sothermal. Dar hukum, ehngga dq du da dw Dan untuk sothermal berart: dw d d du da dw dw Jad nerg bebas Helmhotz menjad potensal dalam proses reversble sothermal.

17 nerg Bebas Gbbs & yarat Kesetmbangan hermodnamka Contoh lan : nerg Bebas Gbbs, ddefnskan sbb: G A P ehngga: dg da Pd dp d dp Dapat dbuktkan bahwa Gbbs s free energ terkat dengan maksmum usaha yg bsa dperoleh dalam proses sothermal dan sobarc. Model : sstem yang bersentuhan sehngga bsa bertukar kalor dan volume masng-masng sstem salng terkat (bsa berubah). Kedua sstem tersolas.

18 nerg Bebas Gbbs & yarat Kesetmbangan hermodnamka Msal energ total sstem konstan = +, total volumenya juga konstan + = Dalam kesetmbangan, maka total entrop sstem konstan, sehngga: = (, )+ (, ) dan d =0 saat kesetmbangan: 0 d d d d d 0 d d d

19 yarat Kesetmbangan hermodnamka ehngga dperoleh syarat kesetmbangannya yatu: Padahal dar hukum : d = dq dw atau d = d - Pd Jelas bahwa Atau pada kesetmbangan : Jkalau volume sstem tetap d=0, dan sstem hanya bertukar kalor (energ) maka syarat kesetmbangan adalah temperatur sama. Jkalau volume sstem boleh berubah juga, maka syarat kesetmbangan bertambah yatu tekanan harus sama. P P P

20 yarat Kesetmbangan hermodnamka ehngga dperoleh syarat kesetmbangannya yatu: Padahal dar hukum : d = dq dw atau d = d - Pd Jelas bahwa Atau pada kesetmbangan : P P P

21 yarat Kesetmbangan hermodnamka Jkalau volume sstem tetap d=0, dan sstem hanya bertukar kalor (energ) maka syarat kesetmbangan adalah temperatur sama. Jkalau volume sstem boleh berubah juga, maka syarat kesetmbangan bertambah yatu tekanan harus sama.

dokumen-dokumen yang mirip

Solusi Termodinamika Bab VIII

Solusi Termodinamika Bab VIII Solus ermodnamka Bab VIII 8. Art Proses, proses kuasstatk, dspas kalor dan sat proses reversbel: a. Art Proses dan Proses Kuasstatk Proses: Perubahan koordnat dar suatu sstem Proses Kuasstatk: Perubahan