IR. STEVANUS ARIANTO 1

Transkripsi

1 8/7/07 DEFIISI GAS IDEAL DISRIBUSI KECEPAA KECEPAA GAS IDEAL HUBUGA EKAA DA KECEPAA PERSAMAA GAS IDEAL PROSES ISOBARIK PROSES ISOKHORIK PROSES ISOERMIK PROSES ADIABAIK KALOR JEIS GAS HUKUM ERMODIAMIKA I PEGERIA SIKLUS HUKUM ERMODIAMIKA II SIKLUS MESI CARO SIKLUS MESI BAKAR/OO HUBUGA EMPERAUR DA KECEPAA PARIKEL SIKLUS MESI DIESEL SIKLUS MESI UAP MESI PEDIGI COOH SOAL COOH SOAL COOH SOAL COOH SOAL 4 COOH SOAL 5 IR. SEAUS ARIAO

2 8/7/07 DEFIISI GAS IDEAL. Gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom ataupun molekul-molekul ) dalam jumlah yang besar sekali.. Partikel-partikel tersebut senantiasa bergerak dengan arah random/sebarang.. Partikel-partikel tersebut merata dalam ruang yang kecil. 4. Jarak antara partikel-partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel-partikel, sehingga ukuran partikel dapat diabaikan. 5. idak ada gaya antara partikel yang satu dengan yang lain, kecuali bila bertumbukan. 6. umbukan antara partikel ataupun antara partikel dengan dinding terjadi secara lenting sempurna, partikel dianggap sebagai bola kecil yang keras, dinding dianggap licin dan tegar. 7. Hukum-hukum ewton tentang gerak berlaku. k v ras m DISRIBUSI KECEPAA sepertiga jumlah atom bergerak sejajar sumbu x, sepertiga jumlah atom bergerak sejajar sumbu y dan sepertiga lagi bergerak sejajar sumbu z. Kecepatan bergerak tia-tiap atom dapat ditulis dengan bentuk persamaan : v ras k m v ras = kecepatan tiap-tiap atom, dalam m/det k = konstanta Boltzman k =,8 x 0 - joule/atom o K = suhu dalam o K m = massa atom, dalam satuan kilogram. IR. SEAUS ARIAO

3 8/7/07 KECEPAA GAS IDEAL m M R Karena : dan k Maka kecepatan gas ideal : 0 R v ras M M = massa gas per mol dalam satuan kg/mol R = konstanta gas umum = 8,7 joule/mol o K Pada suhu yang sama, untuk macam gas kecepatannya dapat dinyatakan : v ras v ras M : : M Pada gas yang sama, namun suhu berbeda dapat disimpulkan : v ras v ras : : HUBUGA EKAA DA KECEPAA iap kali tumbukan atom dengan permukaan dinding kubus kecepatan itu berubah dari + vras menjadi -vras. Jadi partikel mengalami perubahan momentum = m (-v ras ) - m(+v ras )=-mv ras Selang waktu antara dua buah tumbukan berturut-turut antara atom dengan permukaan dinding kubus adalah : t L ras F. t mvras Maka : L Gaya tiap partikel: m ras F. mv F ras v ras gaya rata-rata / atom : F. m ras L ekanan rata-rata pada permukaan ialah hasil bagi antara gaya dengan luas bidang tekan : m ras P.. LL. P L m. ras P ras IR. SEAUS ARIAO

4 8/7/07 PERSAMAA GAS IDEAL n n 0 m n Mr 0 P. = K. atau P. =. k. = Suhu mutlak = Banyaknya partikel gas k = Konstanta Boltman =,8 x 0 - joule/ 0 K P. = n R P. P. P = tekanan mutlak gas ideal satuan : /m = volume gas satuan : m = suhu mutlak gas satuan : o K n = jumlah molekul gas satuan : mol R = kondtanta gas umum, dimana : R = 8,7 joule/mol. 0 K = 8,7 x 0 7 erg/mol 0 K =,987 kalori/mol 0 K = 0,0805 liter.atm/mol 0 K HUBUGA EMPERAUR DEGA KECEPAA PARIKEL P. = n.r... R. m ras 0 m ras R R k 0 mras 0 k. k Ek k. Ek. k. mras. Untuk tiap partikel Untuk partikel IR. SEAUS ARIAO 4

5 8/7/07 KALOR JEIS GAS Dua macam KALOR JEIS yang mempunyai arti praktis yaitu : - Kalor jenis pada volume konstan. (cv) - Kalor jenis pada tekanan konstan.(cp) Kalor jenis gas ideal pada tekanan konstan selalu lebih besar dari pada kalor jenis gas ideal pada volume konstan dan selisihnya sebesar konstanta gas umum (universil) yaitu : R = 8,7 J/mol 0 K. cp - cv = R a. Untuk gas beratom tunggal ( monoatomik ) P c b. Untuk gas beratom dua ( diatomik ) P c 5 R 7 R c c R c c P c c 5 P R = konstanta Laplace., 67 4, HUKUM ERMODIAMIKA I emodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari mengenai pengaliran panas, perubahan-perubahan energi yang diakibatkan dan usaha yang dilakukan oleh panas. Usaha luar ( W ) yaitu : Usaha yang dilakukan oleh sistem terhadap sekelilingnya terhadap sistem. W = p. Usaha dalam ( U ) adalah : Usaha yang dilakukan oleh bagian dari suatu sistem pada bagian lain dari sitem itu pula. U nr.. HUKUM I ERMODIAMIKA. Dalam suatu sistem yang mendapat panas sebanyak Q akan terdapat perubahan energi dalam (U ) dan melakukan usaha luar (W ). Q = U + W Q = kalor yang masuk/keluar sistem U = perubahan energi dalam W = Usaha luar. IR. SEAUS ARIAO 5

6 8/7/07 HK. ERMODIAMIKA I PROSES ISOBARIK Pada proses ini gas dipanaskan dengan tekanan tetap sebelum dipanaskan sesudah dipanaskan proses ini berlaku persamaan GayLussac W = p ( - ) Q = m cp ( - ) U = m cv ( - ) Pemanasan Pendinginan W =Q - U = m ( cp - cv ) ( - ) HK. ERMODIAMIKA I PROSES ISOKHORIK proses ini volume Sistem konstan Sebelum dipanaskan Sesudah dipanaskan proses ini berlaku Hukum CHARLES P P Pemanasan Pendinginan Karena = 0 maka W = p. W = 0 Kalor yang diserap oleh sistem hanya dipakai untuk menambah energi dalam U ) Q = U U = m. cv ( - ) IR. SEAUS ARIAO 6

7 8/7/07 HK. ERMODIAMIKA I PROSES ISOERMIK Selama proses suhunya konstan Sebelum dipanaskan Sesudah dipanaskan Pemanasan Proses ini berlaku Hukum BOYLE P = P Pendinginan Karena suhunya konstan = maka : U = U -U / n R - / n R = 0 W P ( ln ) P ( ln ) ln x =,0 log x HK. ERMODIAMIKA I PROSES ADIABAIK Selama proses tak ada panas yang masuk / keluar sistem jadi Q = 0 Sebelum proses Selama/akhir proses berlaku Hukum Boyle-Gay Lussac P P Pengembangan Pemampatan Karena Q = 0 maka O = U + W U -U = -W. - = konstan atau. - =. - W = m. cv ( - ) P. = P. IR. SEAUS ARIAO 7

8 8/7/07 PEGERIA SIKLUS -Mulai dari ( P, ) gas mengalami proses isothermis sampai ( P, ). -Kemudian proses isobarik mengubah sistem dari ( P, ) sampai ( P, ). -Akhirnya proses isobarik membuat sistem kembali ke ( P, ). Usaha yang dilakukan sama dengan luas bagian gambar yang diarsir proses seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping disebut : SIKLUS. Pada akhir proses sistem kembali ke keadaan semula. Ini berarti pada akhir siklus energi dalam sistem sama dengan energi dalam semula. HUKUM ERMODIAMIKA II Adalah idak Mungkin Dapat Suatu Mesin Yang Bekerja Dalam Lingkaran Yang idak Menimbulkan Efek Lain Selain Daripada Mengambil Panas Dari Suatu Sumber Dan Merubah Panas Ini Seluruhnya Menjadi Usaha Sebuah mesin diberi energi berupa kalor Q pada suhu tinggi, sehingga mesin melakukan usaha mekanik W. Energi yang dibuang berupa kalor Q pada suhu, maka effisiensi mesin adalah : Energi yang bermanfaat Energi yang dimasukkan W Q Q Q Q Q ( ) 00% Q Berlaku untuk semua mesin ( ) 00% Mesin Carnot IR. SEAUS ARIAO 8

9 8/7/07 SIKLUS MESI CARO Kurva ab dan cd masing-masing adalah kurva pengembangan dan pemampatan isoteremis. *Kurva bc dan da masing-masing adalah kurva pengembangan dan pemampatan adiabatik. SIKLUS MESI BAKAR/OO *Kurva ab dan cd masing-masing adalah kurva pemampatan dan pengembangan adiabatik. *Garis lurus bc dan da masing-masing adalah garis lurus untuk pemanasan dan pendinginan isokhorik. IR. SEAUS ARIAO 9

10 8/7/07 SIKLUS MESI DIESEL Kurva ab dan cd masing-masing adalah kurva pemampatan dan pengembangan adiabatik. *Garis lurus bc adalah garis lurus pemanasan isobarik. *Garis lurus cd adalah garis lurus pendinginan isokhorik.. SIKLUS MESI UAP/RAKIE Mula-mula air dalam keadaan cair dengan suhu dan tekanan rendah di titik a. -kurva ab adalah kurva pemampatan secara adiabatik dengan tekanan yang sama dengan tekanan di dalam periuk pendingin. -garis cd adalah proses pengubahan air menjadi uap. -Garis de adalah prosers pemanasan sehingga suhu uap sangat tinggi. -Kurva ef adalah proses pengembangan secara adiabatik. -garis fa adalah proses pengembunan sehingga kembali ke keadaan awalnya. IR. SEAUS ARIAO 0

11 8/7/07 MESI PEDIGI Sebuah mesin pendingin menggunakan Kalor Q untuk mengusir panas dan Membuangnya ke Q Angka kerja (AK) dari mesin pendingin: AK AK Q x00% W Q Q Q x00% Jika Angka kerja besar, maka mesin bekerja lebih berat dan sebaliknya COOH SOAL Jika kecepatan rata-rata molekul gas hydrogen adalah 600v m/s pada suhu 7 o C. Hitunglah tekanan gas Oksigen pada suhu 7 o C (jika massa jenis gas Oksigen,4 Kg/m ) IR. SEAUS ARIAO

12 8/7/07 JAWABA COOH SOAL v : v M. H : M. H O O H O v : v.00 :.400 H O 600 : v 4 : v O O m/ s ( ) P v O P.,4.(00) P, / m COOH SOAL Hitunglah energi kinetik /6 mol Suatu gas monoatomik pada suhu 7 o C jika Bilangan avogadro 6.0 atom/mol Dan konstanta Boltzman,8.0 - Joule/atom o K. IR. SEAUS ARIAO

13 8/7/07 JAWABA COOH SOAL E k Ek 6 Ek k , joule COOH SOAL Diagaram P- di atas menunjukkan gas dalam satu siklus, hitunglah usaha total gas dan jumlah kalor yang diperlukan. IR. SEAUS ARIAO

14 8/7/07 JAWABA COOH SOAL Karena siklus tertutup maka : U (perubahan usaha dalam) = OL. W Jadi kalor yang dibutuhkan = Usaha luar gas = joule. Luas daerah yang di arsir pada grafik P thd merupakan usaha luar gas. W= P = ( ). (4-) = joule COOH SOAL 4 Gas ideal monoatomik pada tekanan 0^5 /m dan suhu 75 o K mempunyai volume,5 m. Gas ini mulamula mengalami proses isokhorik sampai tekanan,5.0 5 /m kemudian proses isobaric sampai volumenya menjadi 4,5 m. a. Buatlah diagram P- dari proses yang dialami gas. b. Hitung suhu akhir proses. c. Hitung usaha total gas. IR. SEAUS ARIAO 4

15 8/7/07 a.,5 JAWABA COOH SOAL 4 P(/m 5 ).0 () (),5 4,50 (m ) () Adalah Proses Isovolum () Adalah proses isobarik P P b. 4,5 o K 85 o K c. 0, ,5 4,50 4,5 W P. 5 5 W,5.0 (4,50,5),75.0 joule COOH SOAL 5 Sebuah mesin turbo jet reservoir pembakaran bersuhu 77 o C dan reservoir suhu rendahnya 57 o C Untuk menghasilkan usaha sebesar.0 5 J diperlukan kalor pembakaran J. a. Berapa efisiensi Carnot (ideal) b. Effisiensi sesungguhnya dari mesin. IR. SEAUS ARIAO 5

16 8/7/07 b. JAWABA COOH SOAL 5 a. ( )00% w.00% Q 800 ( )00% 60% % 5% PROFICIA SELAMA ADA ELAH MEYELESAIKA MAERI EORI KIEIK GAS & ERMODIAMIKA BERLAIHLAH DEGA : SOAL-SOAL URAIA ESLAH KEMAMPUAMU DEGA SOAL ES YAG ERSEDIA IR. SEAUS ARIAO 6