1. KONSEP TEMPERATUR 2 Temperatur adalah derajat panas suatu benda. Dua benda dikatakan berada dalam keseimbangan termal apabila temperaturnya sama. Kalor (heat) adalah energi yang mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah. Menurut hukum ke Nol Termodinamika : Jika benda A berada dalam keseimbangan termal dengan benda B, sedang B setimbang termal dengan benda C, maka ketiga benda dalam keseimbangan termal satu terhadap lainnya.
SKALA TEMPERATUR 3 Untuk mengukur temperatur digunakan termometer yang memanfaatkan sifat bahan tertentu yang memuai jika temperaturnya naik, misalkan bahan Air Raksa (Hg) Skala temperatur ditentukan oleh dua suhu referensi. 1. Titik Beku Air Suhu dimana air membeku pada tekanan satu atmosfer (1 atm). 2. Titik Didih Air Suhu dimana air mendidih pada tekanan satu atmosfer (1 atm).
Beberapa Skala Temperatur 4 Celcius Fahrenheit Kelvin Rankin Titik didih air 100 212 373 672 Titik beku air 0 32 273 492
Konversi Skala Temperatur 5 Skala temperatur merupakan skala linier, sehingga hubungan antara penujukan suhu benda menurut masing-masing Termometer merupakan hubungan linier. Satuan suhu menurut sistem satuan internasional adalah kelvin (K). T 2 = a T 1 + b Berdasarkan data titik beku dan titik didih air, dapat diperoleh nilai a dan b. Sebagai suatu contoh : K = C + 273 F = 1,8 C + 32 RK = 1,8 C + 492
Tugas Tidak Wajib 6 1. Suhu suatu zat cair diukur menggunakan termometer X dan termometer berskala Celcius. Ketika Celcius menunjukkan 20, termometer X menunjukkan 68. Sedangkan ketika Celcius menunjukkan 60, termometer X menunjukkan 140. Berdasarkan skala manakah termometer-x tersebut dibuat? 2. Ubahlah pernyataan berikut ke dalam satuan internasional : Benda yang suhuhnya 27 o C dipanaskan hingga suhunya naik 27 o C menjadi 54 o C.
1. Dari gambar diatas, isilah tabel di bawah ini. Termometer Titik lebur es ( ttb ) Titik didih air ( tta ) Pembagian skala ( tta ttb ) C......... K......... F R
2. Berdasarkan tabel diatas, maka: 0 C = K = F = R 3. Menentukan hubungan antara C, K, F, dan R. a. Hubungan antara C dengan K. c k C 0 K d... atau 100 0...273 sehingga C= atau K=. 4. Tentukan hubungan antara dua skala suhu yang lain
Ekspansi termal dari benda padat dan cair Fenomena terjadinya peningkatan volume dari suatu materi karena peningkatan temperatur disebut dengan ekspansi termal. Ekspansi termal adalah konsekuensi dari perubahan average separation antar atom dalam suatu materi.
11 2.1 Muai Panjang Ukuran suatu benda akan beubah bila suhunya dinaikkan. Kebanyakan benda berekspansi jika dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Jika L o adalah panjang benda mula-mula pada suhu T o, berekspansi secara linier pada waktu T dan panjang L. Maka pertambahan panjangnya L akan sebanding dengan panjang mula-mula L o, yaitu L = L o T, atau : L = L o (1 + T ) = koefisien muai panjang dengan satuan K -1. Misalnya jika harga tembaga 17 x 10 6 /C 0 artinya batang tembaga pada 0 o C panjangnya 1 cm, kalau dipanaskan sampai 1 o C akan bertambah panjangnya 0,000017 cm. Pada tingkat mikroskopik, ekspansi termal pada zat padat ada penambahan jarak pemisahan ratarata di antara atom-atom di dalam zat. L o T o L Untuk bahan isotropik, perubahan panjang untuk T sebuah perubahan temperatur adalah sama untuk semua garis di dalam zat. L
Contoh: Suatu penggaris besi dikalibrasi pada suhu 20 C. Hitung error dalam pengukuran jika penggaris tersebut digunakan untuk mengukur sepanjang 500 mm pada temperatur 45 C. besi = 1,2x10-5 C -1 L/L = T L = L T L = 500 x10-3 m x 1,2 x10-5 C -1 x 25 C L = 1,5x10-4 m = 0,15 mm
13 2.2. Muai Luas Jika suhu suatu bidang bertambah T, maka luas bidang tersebut akan bertambah sebedar A, A = A o T dimana : koefisien muai luas dengan satuab K -1, (untuk benda padat isotropik 2 ) 2.3. Muai Volume Jika suhu suatu bidang bertambah T, maka volume benda akan bertambah V yang memenuhi hubungan : V = V o T dimana : koefisien muai volume dengan satuan K -1, (untuk benda padat isotropik 3 )
Setiap sisi panjang berubah dari L menjadi L+L = L + L T Volume awal = L 3 Volume baru (V+V) = (L +L) 3 = (L + L T) 3 = (L (1+ T)) 3 = L 3 (1+ T) 3 = V [1+ 3 T+ 3( T) 2 +( T) 3 ] L L
Ekspansi Volume (lanjutan) V+V = V [1+ 3 T+ 3( T) 2 +( T) 3 ] V / V = [3 T+ 3( T) 2 +( T) 3 ] Karena T < 1 untuk nilai T < 100 C maka nilai 3( T) 2 dan ( t ) 3 dapat diabaikan. Sehingga: V / V = 3 T V = 3 V T 3 V = V T L L
Tugas tidak wajib 16 1. Sebuah lempeng berbentuk lingkaran dipanaskan sehingga diameternya bertambah 1 %. Berapa % kah pertambahan luasnya? 2. Jika digambarkan hubungan antara pertambahan panjang terhadap suhu untuk suatu benda yang koefisie muainya konstan (dalam interval yang sangat besar), akan diperoleh kurva garis lengkung. Tentukan fungsi kelengkungan tersebut? 3. Sebuah cincin berongga berupa sebuah pelat berongga seperti ditunjukkan oleh gambar di samping ini. Jika cincin dipanasi, maka ukuran rongganya akan : a. makin besar b. makin kecil c. tetap
17 3. KALOR DAN PERPINDAHAN KALOR 3.1. Kuantitas Kalor Kalor adalah energi termal yang mengalir dari benda bertemperatur tinggi ke benda bertemperatur rendah. Satuan kalor adalah Joule, kalori dan BTU (British Thermal Unit), dimana 1 Kal = 4,186 Joule Satu kilogram kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 0 C untuk 1 kilogram air. Kapasitas kalor C adalah banyaknya kalor yang diserap benda untuk menaikkan suhu satu satuan suhu (SI = 1 K) C = Q/T C = dq/dt dimana satuan kapasitas panas (C) adalah kal/ o C, Joule/kelvin. Untuk memperoleh suatu harga kapasitas yang khas didefinisikan kapasitas kalor spesifik (kalor jenis) c, yaitu kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda per satuan massa per satuan suhu. c = C/m c = Q/(m T) dimana satuan kapasitas panas jenis (c) adalah kal/gram. o C atau J kg -1 K -1.
18 Jumlah kalor yang harus diberikan kepada sebuah benda bermassa m dan mempunyai kalorjenis c, untuk menaikan temperaturnya adalah : T f Q = m c dt T i Persamaan ini digunakan dalam prinsip kerja Kalorimeter. Kalorimeter digunakan untuk mengukur jumlah kalor. Ada dua jenis kalorimeter yaitu kalorimeter air dan kalorimeter arus kontinu. Berdasarkan prinsip bahwa kalor yang diberikan sama dengan kalor yang diterima, maka persamaan yang berlaku adalah : m L c L (T L - T w ) = (m a c a + m k c k ) (T w - T ak ) dimana : L = logam tertentu, a = air, k = kalorimeter, w = keadaan akhir
19 3.2. Perpindahan Kalor a. Konduksi Konduksi panas/hantaran adalah perpindahan energi termal atau kalor dalam molekul zat yang berdekatan tanpa perubahan molekul itu sendiri, akibat perbedaan temperatur. T 2 T 1 A H Q / t H = - k A (dt/dx) T 2 T 1 H = k A (T 2 -T 1 ) / L dimana : H = Arus Kalor [joule/s] k = konduktivitas termal zat L [(kkal/detik.m). o C ; J/s.m.K] b.konveksi Konveksi adalah perpindahan panas dari suatu tempat ketempat yang lain yang dibawa oleh fluida panas itu. Jika fluida yang dipanaskan itu dipompa /didorong oleh bahan lain disebut konveksi paksa, kalau fluida mengalir karena perbedaan kerapatan disebabkan perbedaan temperatur disebut konveksi alamiah/bebas Laju aliran panas konveksi dinyatakan oleh : H = h c A t h c ; koefisien konveksi
c.radiasi 20 Radiasi adalah perpindahan energi melalui gelombang elektromagnetik. Pemancaran energi ini tidak memerlukan media material penghantar. Energi ini disebut energi radiasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik, tetapi dengan intensitas berbeda. Benda hitam (Black Body) adalah benda yang mampu menyerap hampir seluruh energi radiasi yang menimpanya. Jumlah energi radiasi yang dipancarkan persatuan waktu persatuan luas oleh benda hitam adalah I = e A T 4 dimana : I : daya yang dipancarkan ke satu satuan luas = dp/da e : daya pancar permukaan bahan (emisivitas); 0<e<1 : Konstanta radiasi Stefan-Boltzman (5,67 x 10-8 Watt/ m 2.K 4 ) T : temperatur (Kelvin)
4. GAS IDEAL DAN TEORI KINETIK 4.1 Hukum-Hukum Gas 21 Hasil eksperimen Boyle menunjukan jika gas temperaturnya dibuat tetap maka perubahan volume sistem akan diikuti dengan perubahan tekanan. Sehingga hasil kali volume dan tekanannya tetap. V 1 / P PV = konstan, atau P 1 V 1 = P 2 V 2 (Hukum Boyle) Persamaan ini tepat untuk gas ideal yaitu gas yang energi ikat antar molekulnya dapat diabaikan. Charles melakukan pendekatan untuk tekanan yang konstan, maka volume gas akan berbanding lurus terhadap temperatur absolut (273,15 o C). Hasil yang didapat adalah V T Gay-Lussac mengukur koefisien muai ruang pada tekanan konstan. Hasil percobaannya menunjukkan tekana gas berbanding lurus dengan temperatur absolut: P T
4.2. Persamaan Tingkat Keadaan Gas Ideal Tingkat keadaan sistem dinyatakan sebagai kondisi fisis sistem. Keadaan sistem bermassa m ditunjukkan oleh besaran P, V, T [Tekanan, Volume dan Temperatur]. Hubungan ketiga besaran ini disebut Persamaan Tingkat Keadaan Gas Ideal, yaitu P V T konstan (Hukum Boyle-Gay Lussac) 22
Teori Kinetik Gas 23 Model Mikroskopis Gas Ideal 1. Gas ideal terdiri dari zarah yang jumlahnya amat besar 2. Zarah-zarah itu tersebar merata dalam sluruh ruang yang tersedia 3. Zarah-zarah itu senantiasa bergerak secara acak ke segala arah 4. Jarak antar zarah jauh lebih besar daripada ukuran zarah 5. Tidak ada gaya interaksi antar zarah kecuali saat terjadi tumbukan 6. Semua tumbukan bersifat elastis sempurna 7. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.
Secara mikroskopik tekanan gas dicari dengan teori kinetik, dimisalkan sebuah kotak berisi N partikel. 24 z y l A x Seandainya partikel tidak saling bertumbukan, dan hanya akan bertumbukan pada dinding kotak Perubahan momentum untuk satu tumbukan : (mv) = mv x - (-mv x ) = 2 mv x Selang waktu antara dua kali tumbukan pada dinding sebesar t = 2l/v x Gaya rata-rata untuk beberapa tumbukan : (mv) 2 mv x mv x 2 F = = = t 2l/v x l
25 Gaya pada dinding untuk N partikel m m _ F = ( v 2 x1 + v 2 x2 +.. + v 2 xn ) = N v 2 x l l _ dimana v 2 = v 2 x + v 2 y + v 2 z, dan v 2 x = v 2 y = v 2 z atau v 2 = 3 v 2 x Hasil substitusi diperoleh _ m v 2 F = N l 3 Tekanan pada dinding menjadi, 1 Nmv 2 1 Nmv 2 P = F/A = = 3 A l 3 V dapat ditulis lebih jelas : 2 _ PV = N ( ½ mv 2 ) 3 P V = 2/3 Ek
Teori Ekipartisi Energi 26 Energi Kinetik rata-rata setiap partikel gas ideal per derajat kebebasasn adalah : E k = ½ kt dengan k merupakan konstanta Boltzmann : k = 1,38. 10-23 J/K Gas ideal monoatomik memiliki 3 derajat kebebasan, yaitu kebebasan translasi, sehingga E k = 3 x ½ kt. Dengan demikian PV = NkT Gas ideal diatomik Pada suhu randah derajat kebebasannya 3 (translasi) sehingga : E k = 3 x ½ kt. Pada suhu sedang, derajat kebebasannya 5 [3 translasi, 2 rotasi] sehingga : E k = 5 x ½ kt. Pada suhu tinggi, derajat kebebasannya 7 [3 translasi, 2 rotasi, 2 vibrasi] sehingga : E k = 7 x ½ kt.
Persamaan Umum Gas Ideal 27 Untuk Gas ideal monoatomik maupun diatomik dengan fsuhu rendah berlaku : atau P V = N k T P V = n R T Dengan : n = N/N A menyatakan jumlah mol gas. N A = bilangan Avogadro = 6,023 x 10 23 partikel/mol k = konstanta Boltzmann = 1,38. 10-23 J/K R = k N A = 8,413 J/K = tetapan Umum Gas Ideal
ENERGI DALAM GAS 28 Energi dalam gas merupakan jumlah seluruh energi kinetik gas., sehingga untuk gas ideal, energi dalam hanya bergantung suhu gas. Untuk gas ideal monoatomik : U = 3/2 nrt Gas ideal diatomik Pada suhu randah derajat kebebasannya 3 (translasi) sehingga : E k = 3/2 nrt. Pada suhu sedang, derajat kebebasannya 5 [3 translasi, 2 rotasi] sehingga : E k = 5/2 nrt. Pada suhu tinggi, derajat kebebasannya 7 [3 translasi, 2 rotasi, 2 vibrasi] sehingga : E k = 7/2 nrt.
29 A. Permukaan P, V, T untuk Gas Ideal ( PV = n RT) P V 3 V 1 < V 2 < V 3 P T 2 T 3 T 1 T 1 < T 2 < T 3 V P 1 P 2 V 2 P 3 V 1 T V T Proses Isochorik Proses Isotermis Proses Isobarik
30 B. Permukaan P, V, T untuk Substansi Riil Substansi mendekati gas ideal pada P rendah, dan menjauhi gas ideal pada P tinggi dan T rendah. Substansi dapat berubah dari fase gas ke cair/padat. Pada massa tetap/konstan grafik P, V, T dapat digambarkan sbb : P(atm) Titik Kritis padat gas P Cair Gas cair c Padat Uap cair-uap uap Titik Tripel T( o C ) padat-cair padat-uap V C. Titik Tripel dan Titik Kritis Titik Tripel adalah titik dimana substansi berada dalam kesetimbangan tiga fase, untuk air : T = 273,16 o K = 0,01 o C, dan P = 6,03. 10-3 atm. Titik Kritis adalah titik dimana substansi berada dalam kesetimbangan dua fase, untuk air : T = 647,4 o K = 374 o C, dan P = 218 atm.
31 4.5. Kerja Jika piston dalam suatu silinder digerakkan dengan tekanan p pada luas penampang A maka gaya pada piston itu adalah pa. Jika piston bergerak sejauh ds maka kerja yang dilakukan piston adalah : A dw = F. ds = P A ds = P dv dimana : A ds = dv Pada umumnya tekanan tidak akan konstan selama pergeseran. Jika tekanan berkurang dengan bertambahnya volume maka :W = dw = p dv P 1 p i (W v i a 12 ) a tidak sama dengan (W 12 ) b Besar W 12 = daerah di bawah kurva P-V, p f b 2 dimana kerja bergantung pada tingkat keadaan awal dan akhir, juga pada lintasan proses W = +, bila berekspansi v i v f V W = -, bila dikompresi Proses isobaris : W = P (V 2 - V 1 ) Proses isochoris : W = 0 2 Proses isotermis : W = p dv = (mrt/v) dv = mrt ln (V 2 /V 1 ) : untuk gas ideal 1 PA ds v f
Tugas tidak wajib 32 1. Sejumlah gas monoatomik yang tekanannya 10 6 pacal, volumenya 2 liter. Gas tersebut mengalami ekspansi isobarik hingga volumeya 3 liter. a. Berapa Usaha yang dilakukan oleh gas tersebut! b. Berapa Kenaikan energi dalam gas tersebut! 2. Sejumlah gas monoatomik yang tekanannya 10 6 pacal, volumenya 2 liter. Gas tersebut mengalami ekspansi isotermik hingga volumeya 3 liter. a. Berapa Usaha yang dilakukan oleh gas tersebut! b. Berapa Kenaikan energi dalam gas tersebut! 3. Sejumlah gas monoatomik yang tekanannya 10 6 pacal, volumenya 2 liter. Gas tersebut mengalami proses pada volume tetap hingga tekanannya 3 x 10 6 pacal. a. Berapa Usaha yang dilakukan oleh gas tersebut! b. Berapa Kenaikan energi dalam gas tersebut!
5. HUKUM KE-1 TERMODINAMIKA 33 Termodinamika mempelajari fenomena panas, energi dan kerja yang dilakukan pada suatu proses termodinamika. Dalam hal ini benda menjadi fokus perhatian disebut sistem, sedang yang lainnya disekitarnya disebut lingkungan. Sistem dipisahkan dari lingkungan oleh dinding pembatas (Boundary). Proses termodinamika terjadi pada sistem yang bergerak dari suatu keadaan kesetimbangan ke kesetimbangan lainnya, dengan berinteraksi dengan lingkungan. Bila suatu zat diubah dari keadaan 1 ke 2 kemudian panas (Q) dan kerja (W) yang dilakukan diukur, ternyata selisih Q-W sama untuk semua lintasan yang menghubungkan 1 dengan 2, Selisih Q-W menyatakan perubahan energi dalam zat tersebut. Jadi : dq = du + dw Q = U + W Q - W = U 2 - U 1 Q U W
34 Besarnya harga Q dan W tergantung pada lintasan sedangkan U tidak ter gantung pada lintasan (jenis proses) dan hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir sistem. Persamaan diatas menyatakan hukum ke-1 Termodinamika, dengan perjanjian : Q (+) bila kalor masuk sistem/gas Q (-) bila kalor keluar sistem/gas W (+) bila sistem/gas melakukan kerja W(-) bila sistem/gas dikenai kerja U (+) energi dalam sistem/gas naik U (-) energi dalam sistem/gasturun Semua besaran harus dinyatakan dengan satuan yang sama
Kapasitas kalor dan Kalor Jenis Gas Ideal 35 Kapasitas kalor gas didefinisikan sebagai C = dq/dt. Untuk proses yang terjadi pada volume tetap (proses isokhorik), didefinisikan kapasitas kalor pada volume tetep : C v = dq/dt Karena pada proses isokhorik dv = 0, maka du = dq sehingga : C v = du/dt atau du = C v dt Sedangkan pada proses isobarik, didefinisikan kapasitas kalor pada tekanan tetap sebagai : C p = (du + dw)/dt = du/dt + p dv/dt = Cv + nr C p = dq/dt Didefinisikan pula tetapan Laplace : γ = C p /C v
Untuk Proses Adiabatik Proses yang terjadi pada suatu sistem dimana tidak ada panas yang masuk maupun keluar, (Q = 0), yaitu jika sistem diisolasi dari pengaruh panas. Dalam hal ini berlaku persamaan : U = U 2 - U 1 = - W Kerja W yang dilakukan terhadap zat berubah semua menjadi penurunan energi dalam U C v dt C v C v nr C v nr dt du = -dw = - p dv nrt V dv dt dv - Jika kedua ruas diintehral, diperoleh : T V T V2 n 2 - n T V 1 1 36
Dengan mengganti T dengan PV/nR diperoleh : 37 P 1 V 1γ = P 2 V 2γ atau PV γ = konstan Untuk Proses Isochorik Proses yang terjadi pada sistem dengan volume konstan (V=0, maka W=0). Q = U = U 2 - U 1 Semua kalor Q yang masuk digunakan untuk menaikan energi dalam du = C v dt Untuk Proses Isotermik Proses yang terjadi pada sistem dengan temperatur T konstan (kasus tertentu pada gas ideal). U = U 2 - U 1 = 0 ; Q = W = p (V 2 - V 1 )
38 Untuk Proses Isobarik Proses yang terjadi pada suatu sistem dengan tekanan P konstan Dalam hal ini berlaku persamaan : dq = dw + du dimana : dq = n c p dt dw = P dv = nr dt sehingga, n c p dt - nr dt = n c v dt Untuk : c p - R = c v = c p / c v = tetapan Laplace gas monoatomik, = 1,67 gas dwiatomik, = 1,4
SIKLUS 39 Siklus merupakan beberapa proses yang dialami oleh sejumlah gas secara berulang-ulang. Suatu siklus dapat tersusun dari tiga langkah, empat langkah, bahkan lebih dari itu. Pentingnya siklus ini dibicarakan karena kita menginginkan terciptanya suatu mesin yang dapat bekerja secara terus menerus. Siklus-siklus berikut ini berturut-turut terdiri dari 3 langkah, 4 langkah dan 4 langkah. P P P V V V
EFISIENSI MESIN KALOR Jika suatu mesin kalor setiap siklusnya menyerap kalor sebesar Q dan melakukan usaha sebesar W, maka Efisiensi mesin tersebut didefinisukan sebagai : η W Q Jika dinyatakan dalam prosen, efisiensi tersebut dinyatakan sebagai : η W Q x 100 % 40
Tugas tidak wajib 41 1. Sejumlah gas dalam ruang tertutup volumenya 1 liter. Gas tersebut dipanaskan pada tenanan tepat hingga suku mutlaknya menjadi dua kali semula. Berapa usaha yang dilakukan gas, kenaikan sergi dalamnya, dan energi yang diperlukannya? γ = 5/3 2. Seperti soal nomor-1 tetapi prosesnya berlangsung pada volume tetap? 3. Seperti soal nomor-1 untuk proses adiabatik? 4. Tentukan efisiensi mesin kalor yang siklusnya sebagai berikut : P(KPc) 20 10 2 4 V(liter)
6. HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA 42 Dari proses isotermis diperoleh bahwa seluruh kalor yang diserap menjadi usaha. Tetapi karena ada keterbatasan harga volume, dimana proses harus berhenti. Maka sistem harus dikembalikan kekeadaan semula agar kalor berubah kembali menjadi kerja. Hal ini sulit terjadi. Untuk itu dibuat proses siklus, agar keadaan sistem kembali kekeadaan semula dimana energi dalam sistem sama dengan semula. P Q+W isotermik V P Q 3 T 1 Q 2 Q 1 Siklus - isotermik - isobarik - isokhorik V Hukum Ke-Dua Termodinamika : KELVIN-PLANCK Tidak mungkin sistem melakukan proses dari satu reservoir dan mengubah seluruh panas itu menjadi kerja, dan berakhir pada keadaan yang sama seperti pada awal proses. CLAUSIUS Tidak mungkin membuat mesin pendingin yang dapat mentransfer panas dari benda dingin ke benda yang lebih panas, tanpa adanya kerja.
43 6.1. Contoh Penerapan Hukum Kedua Termodinamika : Jika sistem mengalami proses, berubah dari keadaan awal dan akhir dimana sistem dapat kembali kekeadaan awal, tanpa adanya kalor yang berpindah dan tiada kerja yang dilakukan, maka proses dikatakan Reversibel. Dan proses kebalikan dari reversibel adalah Ireversibel. Kebanyakan energi diperoleh dari proses perpindahan panas, maka diperlukan alat yang dapat menyerap panas dari sumber dan menkonversikannya menjadi energi mekanik yang disebut Mesin Panas Mesin yang bekerja kebalikan dari mesin panas adalah Mesin Pendingin (refrigerator) A. Mesin Panas Reservoir Panas T H Q H W Q = W Q H - Q C = W W Q H - Q C Q C Efisiensi = = = 1 - Q H Q H Q H Q C Reservoir Dingin T C
44 B. Mesin Pendingin Cara kerja mesin pendingin merupakan kebalikan proses kerja mesin panas Pada proses ini kerja diberikan pada reservoir suhu rendah Reservoir Panas T H Q H Q C Reservoir Dingin T C W Q = W Q H = Q C + W Q C Q C T C Koefisien Kerja CP = = = W Q H - Q C T H - T C CP = Coefisien Performance CP >> mesin makin baik
45 C. Mesin Carnot Mesin Carnot mewakili ungkapan pertama hukum II termodinamika. Dalam mesin ini bekerja dua proses yaitu isotermis dan adiabatik Daya guna mesin ini dihitung sebagai berikut : Kerja yang dihasilkan Efisiensi = Panas yang diberikan = W / Q H = (Q H - Q C ) / Q H = 1 - ( Q C /Q H ) Atau : = 1 - ( T C /T H ) P Q H W T H Q C T C V
7. ENTROPI 46 Entropi adalah property Fisis suatu sistem yang dapat diukur, dapat dinyatakan dalam angka dan satuan. Jika sebuah sistem yang terisolasi dari lingkungan dapat berada dalam dua keadaan yang mempunyai energi yang sama. Bagaimana cara perpindahannya, antara keadaan 1 dengan keadaan 2 dan dapat dijelaskan dengan Entropi. Entropi (S) dapat diinterpretasikan sebagai ketidakteraturan sistem, dimana entropi dapat bertambah atau tetap. Apabila sistem menyerap kalor Q pada suhu mutlak T, maka perubahan Entropi yang dialami sistem : Q ds = T Perubahan entropi dari keadaan 1 (awal) ke keadaan 2 (akhir) dalam proses reversibel : 2 Q S = S 2 - S 1 = 1 T
47 Dalam proses reversibel dan adiabatik : Q = 0 ; S = 0 [proses Isentropik] Dalam proses reversibel dan isotermal : S = Q / T Dalam proses reversibel dan siklus : Q S = = 0 T Dalam proses reversibel untuk gas ideal : 2 Q 2 dt 2 dv S = = n c v + nr 1 T 1 T 1 V S = n c v ln (T 2 /T 1 ) + nr ln (V 2 / V 1 )