TERMODINAMIKA HUKUM KE-0 HUKUM KE-1 HUKUM KE-2 NK /9

Transkripsi

1 ERMODINAMIKA HUKUM KE-0 HUKUM KE- HUKUM KE-2 NK..04 /9

2 SISEM DAN LINGKUNGAN Sistem adalah sekumpulan benda yang menjadi perhatian Lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem Keadaan suatu sistem dapat diketahui dari variabel termodinamika P,, Cutnell, J.D. & Johnson, K.W. (200), Physics. 2/9

3 HUKUM KE-0 C C Jika A setimbang termal dengan C dan B setimbang termal dengan C, maka A setimbang termal dengan B Cutnell, J.D. & Johnson, K.W. (200), Physics. 3/9

4 HUKUM KE- Jika sistem menyerap kalor dari lingkungannya dan melakukan kerja W pada lingkungannya maka sistem mengalami perubahan energi dalam sebesar ΔU = W Kalor = n C Δ Kerja W = P() d = luas yang diapit kurva P- Perubahan energi dalam ΔU = n C Δ dengan energi dalam U merupakan energi kinetik dan potensial yang dikaitkan dengan besaran mikroskopik > 0 dan W > 0 < 0 dan W < 0 Cutnell, J.D. & Johnson, K.W. (200), Physics. 4/9

5 PROSES ERMODINAMIKA#. Proses isobarik yaitu proses termodinamika pada tekanan tetap W = P Δ ΔU = n C Δ = ΔU + W = n C P Δ Cutnell, J.D. & Johnson, K.W. (200), Physics. 5/9

6 PROSES ERMODINAMIKA#2 2. Proses iskhorik yaitu proses pada volume tetap W = 0 ΔU = n C Δ = ΔU = n C Δ Cutnell, J.D. & Johnson, K.W. (200), Physics. 6/9

7 PROSES ERMODINAMIKA#3 3. Proses isotermik yaitu proses pada temperatur tetap ΔU = 0 W = P() d = W Khusus untuk gas ideal berlaku P = tetap Cutnell, J.D. & Johnson, K.W. (200), Physics. 7/9

8 PROSES ERMODINAMIKA#4 4. Proses adiabatik yaitu proses tanpa pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan = 0 W = P() d ΔU = W Khusus untuk gas ideal berlaku P γ = tetap Cutnell, J.D. & Johnson, K.W. (200), Physics. 8/9

9 SIKLUS ERMODINAMIKA Perpaduan berbagai proses termodinamika hingga membentuk proses yang tertutup ΔU = 0 W = luas yang diapit kurva P- = W Cutnell, J.D. & Johnson, K.W. (200), Physics. Efisiensi siklus = W / masuk = ( masuk - keluar ) / masuk 9/9

10 Gas helium mula-mula bervolume 75 liter, dengan tekanan 0 5 N/m 2, dan temperatur 300 K (Keadaan A). Gas ini mengalami proses adiabatik sehingga volumenya menjadi 25 liter (keadaan B). entukan tekanan dan temperature akhir gas, usaha yang dilakukan gas, kalor yang diserap dan perubahan energy dalam yang terjadi. Jika gas ini dari keadaan A mengalami proses isotermik sampai bervolum 25 liter (sebutlah keadaan C), kemudian diikuti proses isokhorik menuju keadaan B, hitunglah untuk proses A-B-C ini: usaha yang dilakukan gas, kalor yang diserap gas, dan perubahan energi dalam gas. Gambarkan diagram P- proses A-B-C.

11 PROSES SAU ARAH Gas dalam keadaan (b) tidak dapat kembali ke keadaan (a) secara spontan proses irreversibel Keadaan gas hanya dapat ditentukan oleh keadaan awal (i) dan keadaan akhir (f)

12 HUKUM II ERMODINAMIKA Perumusan Kelvin: idak ada suatu proses yang hasil akhirnya berupa pengambilan sejumlah kalor dari suatu reservoar kalor dan mengkonversi seluruh kalor menjadi usaha Perumusan Clausius: idak ada proses yang hasil akhirnya berupa pengambilan kalor dari suatu reservoar kalor bersuhu rendah dan pembuangan kalor dalam jumlah yang sama kepada suatu reservoar yang bersuhu lebih tinggi. Efisiensi: W H C H

13 SIKLUS CARNO

14 Efisiensi mesin Carnot C W H H H C C H C H

15 ENROPI Setiap proses kuasistatis dapat didekati dengan banyak sekali komponen siklus kecil yang berupa siklus Carnot Dari siklus Carnot sem. pros. i i abgh i i cdef i i 0

16 ENROPI Untuk setiap proses kuasistatis berlaku: d 0 Entropi (S) adalah suatu fungsi keadaan (seperti P,,) Perubahan Entropi Hk II ermodinamika S S S f i S 0 Rev. Irrev. f i S S d 0 0

17 Contoh: S tandon 0 Penyekat dibuka adiabatik Gas mengembang dar ke 2, maka 2 d Pd Ssistem nr d nr ln 2 0 S total S tandon S sitem 0

18 Contoh-2: andon panas Sistem andon dingin 2 S > 2 S tandon- Ssistem 0 S total tandon Mengeluarkan 2 adiabatik Menerima 0

19 Hukum ke 3 ermodinamika: 2 Efisiensi akan 00 %, jika 2 = 0 idak pernah terjadi

20 Latihan. Pada proses adiabatik suatu gas ideal, tekanan meningkat dengan faktor lima dan volumenya berkurang dengan faktor 3. Hitunglah: a. Perbandingan C terhadap C P. b. Kerja yang dilakukan selama kompresi, nyatakan dalam bentuk tekanan dan volume mula-mula. c. Perubahan dari energi dalam sistem tersebut. 2. Mesin Carnot menyerap energi termal dari reservoir pada temperatur C. Efisiensinya adalah 55%, dan kerja yang diberikannya adalah 5kWh. Berapa temperatur dari reservoir dinginnya? Berapa banyak energi termal yang mengalir kedalam sistem, dan berapa banyak yang dibuang?

21 JAWABAN: Pada proses adiabatik suatu gas ideal, tekanan meningkat dengan faktor lima dan volumenya berkurang dengan faktor 3. Hitunglah: a. Perbandingan C terhadap C P. b. Kerja yang dilakukan selama kompresi, nyatakan dalam bentuk tekanan dan volume mula-mula. c. Perubahan dari energi dalam sistem tersebut.

22 Jawab: a. Pada proses adiabatik berlaku P ( ) = P 2 ( 2 ) atau (P / P 2 )= ( 2 / ) (/5)= (/3) log(0.2)=log(0.33) jadi =.45 karena =(C P /C ) jadi C /C P =0,688 b. Kerja pada proses adaibatik P ) ) / P (( - P P - P P P P d P d P Pd W c. Karena prosesnya berlangsung secara adiabatik, maka perubahan energi dalam sama dengan.48 P Pd U 2 W

23 JAWABAN: Mesin Carnot menyerap energi termal dari reservoir pada temperatur C. Efisiensinya adalah 55%, dan kerja yang diberikannya adalah 5kWh. Berapa temperatur dari reservoir dinginnya? Berapa banyak energi termal yang mengalir kedalam sistem, dan berapa banyak yang dibuang? Efisiensi dari mesin Carnot adalah jadi temperatur dari reservoir dinginnya adalah c c h c h 723 η K Kalor yang masuk ke sistem dapat dihitung dari effisiensi mesin W h h W kwh Sedangkan untuk menghitung kalor yang keluar adalah W h c c h - W 9-5 4kWh

24

25 P H S G U A