Post on 23-Oct-2015
description
Pandangan Termodinamika
1.Pandangan Makroskopik (Termodinamika Klasik)Perilaku termodinamika dikaji secara keseluruhan atau berdasar efek rata-rata dari seluruh molekul (Model struktur materi pd tingkat molekuler, atomik dan sub-atomik tdk dipergunakan secara langsung, meskipun perilaku sistem dipengaruhi oleh struktur molekul)Hanya meninjau efek keseluruhan, mudah dianalisis
2.Pandangan Mikroskopik (Termodinamika Statistik)Pendekatan dg memfokuskan scr langsung pd tingkat struktur dari materiMeninjau struktur bahan dg rinci, mengkarakteristik sifat rata-rata partikel secara statistik & menghubungkannya dg sifat-sifat yg terlihat, & sangat matematis
SISTEM DPT DIPELAJARI BERDASARKAN PANDANGAN / TINJAUAN MAKROSKOPIK & MIKROSKOPIK
Pandangan Termodinamika
Contoh :“Perhatikan tekanan gas yg bekerja pd dinding
tangki (tangki gas)” Mikroskopik : Tekanan ini dihasilkan dari
perubahan momentum molekul-molekul ketika menabrak dinding
Makroskopik : Tekanan ini didapat dari harga rata-rata yg terukur pd pengukur tekanan, tidak dipandang sbg hasil aksi dari molekul-molekul individu
Sifat, Tingkat Keadaan, & Proses
Sifat (Properties)Adl : karakteristik makroskopik sistem,seperti massa, volume, energi, tekanan & temperatur
Tingkat Keadaan (State)Adl : kondisi sistem yg digambarkan oleh beberapa propertiesnya
Ketika setiap properties dari sistem berubah, tingkat keadaan berubah (& sistem dikatakan mengalami proses)
Keadaan Tunak (Steady state) : sifat-sifat sistem tidak berubah terhadap waktu
Sifat, Tingkat Keadaan, & Proses
Proses :Transformasi/perubahan dari suatu tingkat keadaan ke tingkat keadaan lain
Siklus : Tahapan proses yg dimulai & diakhiri pd tingkat keadaan yg sama dg nilai sifat-sifat yg sama
Besaran adl propertis jika & hanya jika perubahan nilai besarnya dr suatu tingkat keadaan ke tingkat keadaan yg lain tdk tergantung pd prosesContoh : Tekanan & temperatur (adl properties) krn tdk tergantung pd proses (mis : proses pemanasan / penekanan)
Sifat Ekstensif & Intensif
Sifat Ekstensif :Adalah jika nilai dr keseluruhan sistem merup. penjumlahan nilai dr setiap bag yg menyusun sistemContoh : m (masa), V (volume), E (energi), dllSifat ekstensif dipengaruhi ukuran dan dpt berubah menurut waktu
Sifat Intensif :Adalah jika nilai sifat tdk dipengaruhi ukuran sistem & dpt bervariasi di setiap bag sistem pd waktu yg berbedaContoh : p (tekanan), T (temperatur), dllSifat intensif bukan merup.jumlah sifat bagian-bagiannya.
SIFAT TERMODINAMIKA DIBAGI DUA : EKSTENSIF & INTENSIF
Sifat Ekstensif & Intensif
Contoh : Perhatikan sejumlah zat yg berbeda pd temperatur homogen Kemudian zat tsb kita bagi menjadi beberapa komponen Maka masa & volume merup. penjumlahan dr masa masing-
masing bag. Namun temperatur bukan merup. penjumlahan dr
temperatur masing-masing bag. tsb
MASA & VOLUME SIFAT EKSTENSIF
TEMPERATUR SIFAT INTENSIF
Fase & Zat Murni
Fase (Phase) :Sejumlah materi yg homogen dlm komposisi kimia & struktur fisiknyaJenis fasa yg homogen strukur fisiknya berarti materi tsb dlm kondisi : padat, cair, uap atau gasFasa dibatasi oleh batas fasa
Zat Murni :Sesuatu yg komposisi kimianya sama & tetapDapat tdd beberapa fasa, tp komposisi kimia hrs tetap, mis cairan air dan uap air.
Kesetimbangan
Kesetimbangan Mekanika : Kesetimbangan akibat gaya dg arah yg berbeda dg besaran yg sama
Kesetimbangan Termodinamika : Kesetimbangan sifat (properties) termodinamika (kesetimbangan mekanis, panas, fase, kimia, dsb)
Kesetimbangan Kuasi : Kesetimbangan semu dg perubahan sifat (properties) yg relatif kecil
Kesetimbangan Termal : bila temp dua lokasi sama
Kesetimbangan Fasa : bila masa setiap fasa tetapKesetimbangan Kimia : bila komposisi kimia tetap
Pengecekan kesetibangan : isolasi sistem dari sekeliling, lalu lihat apakah tjd perubahan pd sifat-sifatnya.
Pengukuran Masa, Panjang, Waktu & Gaya
Utk perhitungan teknik dikenal istilah : Besaran Dimensi Satuan
SISTEM DIMENSI :Dimensi adl : Simbol yang diberikan kepada setiap besaran yang terukur, seperti :
- untuk besaran masa : M- untuk besaran panjang : L- untuk besaran waktu : T
Pengukuran Masa, Panjang, Waktu & Gaya
Satuan atau unit : sejumlah tertentu dari besaran, yg dpt digunakan utk mengukur besaran lain dari jenis yg sama dg melakukan perbandinganContoh : m, cm, km, ft, inc, mil (satuan panjang)detik, menit, jam (satuan waktu)
Sistem Satuan
- Sistem Satuan Internasional (SI)- Sistem Satuan Inggris (British)
VOLUME SPESIFIK
Tiga sifat intensif penting dlm Termodinamika Volume Spesifik (Volume Jenis), Tekanan & Temperatur
VOLUME SPESIFIK & MASA JENIS Masa Jenis (densitas) : masa setempat persatuan
volumesatuan : kg/m3
Volume Spesifik : volume persatuan masasatuan : m3/kg
TEKANAN
Tekanan : komponen gaya normal persatuan luas
Satuan : Pascal 1 Pascal = 1 N/m2
1 Bar= 105 N/m2
1 atm = 1,01325 x 105 N/m2 (=14,696 lbf/in2)
TEKANAN
Dikenal istilah :Tek. AbsolutTek. AtmosfirTek. NolTek. Gage (Tek.
Relatif)Tek. Vakum
Pgage = Pabs – Patm (abs)
Pvakum = Patm (abs) - Pabs
PENGUKURAN TEKANAN
Pengukur Tekanan (yg sering digunakan) : Manometer p – patm = gL Pipa Bourdon
Manometer Pipa Bourdon
PENGUKURAN TEMPERATUR
Temperatur merup. sifat intensif
Konsep “TEMPERATUR” berasal dari perasaan persepsi tentang ukuran PANAS & DINGIN indera manusia
Bagaimana mengukur scr akurat…???
Metode pengukuran temperatur dg skala temp. & termometer
KONSEP KESETIMBANGAN TERMAL
PENGUKURAN TEMPERATUR
KESETIMBANGAN TERMAL Sbg gambaran diberikan 2 batang tembaga dg temperatur
yg berbeda Jika 2 batang tembaga tsb disentuhkan & diisolasi thd
lingkungan mk akan tjd INTERAKSI TERMAL Selama interaksi jika diamati akan tjd :
Vol. batang yg lebih panas berkurang & yg lebih dingin bertambahTjd penurunan tahanan listrik pd batang yg lebih panas & tjd pening- katan tahanan listrik pd batang yg lebih dinginPerub. vol & tahanan listrik akan berakhir apabila sudah tdk ada
perbedaan panas pd kedua batang tsb Ketika perub. sifat & interaksi antara kedua batang tsb
berakhir maka tjd kondisi KESETIMBANGAN TERMAL berarti kedua batang tsb memiliki suatu sifat fisik yg sama yg menunjukkan apakah keduanya berada dlm kesetimbangan termal sifat seperti ini disebut sbg “TEMPERATUR”
PENGUKURAN TEMPERATUR
Laju aliran panas…??? Dinding Adiabatik…??? Proses Adiabatik…??? Proses Isothermal…???
Hukum ke Nol Termodinamika (Zeroth Law of Thermodynamics)“Bila dua benda memp temp yg sama dg benda ketiga mk ketiga benda tsb memp temp sama”
DASAR PENGUKURAN TEMPERATUR
“TERMOMETER
CONTOH SOAL
IDENTIFIKASI INTERAKSI SISTEMSebuah kincir angin pembangkit listrik dipasang diatas menara. Tiupan angin dengan kec tetap memutar bilah kincir sehingga dibangkitkan tenaga listrik. Listrik yang dihasilkan disimpan dalam baterai.a.Apabila sistem hanya terdiri dari kincir angin
pembangkit listrik, tentukan lokasi dalam batas sistem dimana terjadi interaksi antara sistem dg lingkungannya. Jelaskan perubahan yg terjadi pd sistem menurut fungsi waktu.
b.Ulangi apabila sekarang sistem hanya terdiri dari baterai penyimpan
CONTOH SOAL
PENYELESAIAN :Diketahui :Sebuah kincir angin pembangkit listrik yg menyuplai aliran listrik ke baterai penyimpanDitanya :Jika sistem terdiri dari :(a) kincir angin pembangkit listrik, (b) baterai penyimpan, tentukanlah dimana terjadi interaksi sistem dg lingkungannya, & jelaskan perubahan yg terjadi dalam sistem
CONTOH SOAL
Gambar skema & data yang tersedia :
Asumsi :1.Dlm bag (a),
sistem merup vol atur yg ditunjukkan oleh garis putus-putus.
2.Dlm bag (b), sistem merup sistem tertutup seperti ditunjukkan oleh garis putus-putus
3.Angin bertiup dengan kec tetap (tunak)
CONTOH SOAL
Analisis :a.Dlm kasus ini angin bertiup melewati batas vol
atur. Interaksi penting lainnya antara sistem dengan lingkungan adalah aliran listrik melalui kabel. Hembusan angin dg kec tetap memutar sudu kincir angin pd putaran tetap dan arus listrik yg tetap dibangkitkan shg sistem pembangkit listrik beroperasi pd kondisi tunak
b.Prinsip interaksi antara sistem dg lingkungannya terjdi saat aliran listrik masuk ke dlm baterai melalui kabel. Interaksi ini bukan merupakan perpindahan masa. Sistem ini merup sistem tertutup. Pd saat baterai diisi & reaksi kimia terjadi didlmnya, temperatur dari permukaan baterai naik & interaksi panas terjadi antara baterai & lingkungannya.
CONTOH SOAL
IDENTIFIKASIKAN UTK SISTEM SBB : Ban sepeda yg menggelembung Secangkir kopi yg sedang dipanaskan dlm
oven gelombang mikro Operasi kulkas rumah tangga Mesin jet dlm penerbangannya Pendinginan komputer desktop Pengoperasian kompor gas Peluncur roket