10/23/2015

1

Termodinamika Klasik (macroscopic approach )

• Sifat zat dilihat dari sudut pandang makroskopik

• Tidak memerlukan pengetahuan tentang prilaku(behaviour) molekul penyusun zat tersebut secaraindividu.

Termodinamika Statistik (microscopic approach )–Sifat zat dilihat dari sudut pandang mikroskopik–Diperlukan pengetahuan tentang prilaku(behaviour) molekul zat tersebut secaraindividu untuk mempelajari sifat zat yang disusunnya

DIMENSI DAN SATUAN

Dimensi sekunder

1. Velocity ( L t‐1 )

2. Volume ( L3 )

3. Energi ( m L2 t‐2 )

DIMENSI : menyatakan setiap besaran fisis

Dimensi primer1.Massa (m)2.Panjang (L)3.Waktu (t )4.Temperatur (T)5.Arus listrik (I)6.Cahaya (i)

SATUAN ( UNIT )1. Sistem British2. Sistem International , SI( Le System International d’Unites )

10/23/2015

2

Satuan Notasi British SI

Panjang L ft, inch m, cm

Massa m lb ( pounds ) kg, ...

Waktu t second, minutesecond, minute, ...

Temperatur T Fahrenheit, Rankine celcius, kelvin

Arus listrik I Ampere ampere

Cahaya i Candela candela

SATUAN (UNIT)

Konversi temperatur

T(R) = T(0 F)+ 459,67 T(K) = T(0C) + 273, 15 T( R ) = 1,8 T ( K ) T( K ) = T ( 0C )T(0F ) = 1,8 T ( 0C ) + 32 T( R ) = T ( 0F )

SISTEM TERMODINAMIKA

system

Batas sistem(Boundary)

Lingkungan(Surroundings)

1. Sistem TERTUTUP (Closed System)2. Sistem TERBUKA (Open System)

A thermodynamic system is that part of universe which is under thermodynamic study

A quantity of matter or a region in space chosen for study

ENERGYHEAT (KALOR), Q

WORK (KERJA), W

W (+)

Q(-)

10/23/2015

3

1. Sistem TERTUTUP (Closed System)disebut Massa atur (Control mass)

Mempunyai massa yang sudah tertentu jumlahnya dan tidak ada massa yang dapat melintasi batas sistemnya (tidak ada massa yang dapat masuk atau keluar dari sistem tertutup)

SISTEM

fixed boundary

EnergyYES

MassNO

• Energi dalam bentuk kalor atau kerja dapat melintasi batas sistem tertutup.

• Jika tidak ada energi yang dapat melintasi batas sistem, maka disebut sistem terisolasi atau ”Isolated System ”

SISTEM TERTUTUP ( Cont…..)

MassNO

EnergyYES

movingboundary

gas

gas

MassNO

10/23/2015

4

2. Sistem TERBUKA (OPEN SYSTEM)disebut Volume Atur (Control Volume )

• Selain energi, massa juga dapat melewati batas sistemnya ( massa masuk atau keluar )

mass massControl volume

energy

ENERGI SISTEM

Energi termal, mekanis, kinetik, potensial, listrik, magnet, kimia, nuklir.......

Energi total sebuah sistem (mengabaikan pengaruh-pengaruh energi listrik, magnetik, kimia)

Ek = ½ mv2 energi kinetikEp = m g z energi potensialU = internal energy

E = Ek + Ep + U kJ

Energi total tiap satuan massa sistem : kj/kg.

10/23/2015

5

Internal energy, U

• the energy stored in the atoms and molecules of the substance/system

–Related to molecular structure and the degree of the molecular activity

• Rapidly moving molecules (atoms) have a high temperature

• Slowly moving molecules (atoms) have a low temperature

SIFAT SISTEM ( Property of System )

• Keadaan ( “State” ) sebuah sistem dapat ditentukan oleh sifatnya ( property ), seperti : tekanan, temperatur, volume, massa, dll. 

1. Intensive property :These variables or properties DO NOT depend on the amount of material (e.g. density, pressure, and temperature).

mVPT

½ m ½ m½ V ½ V

P PT T

Dibagi dua

10/23/2015

6

SIFAT SISTEM (cont….)

2. Extensive property :These variables or properties depend on the amount of

material present (e.g. mass, volume, total energy).

Keadaan ( ”State” ) sistem :ditentukan oleh watak ( property ) sistem.

Sistem sederhana ( simple system ) :pengaruh-pengaruh yang disebabkan oleh medan gaya-gaya luar ( external forces ) diabaikan.Keadaan (state) sistem sederhana ditentukan oleh 2 sifat intensive (p-T,p-v,T-v), v=1/

1. Temperature = “degree of hotness”

• Rapidly moving molecules (atoms) have a high temperature

• Slowly moving molecules (atoms) have a low temperature

High T Low T

10/23/2015

7

2. Pressure ‐ force per unit area

Impact

F

A

Weight

Satuan tekanan : N.m-2 ; lb.in-2 (psi) ; lb.ft-2 (psf) 1 N.m-2 = Pa (pascal)1 atm = 101325 Pa = 1,01325 bar

P vac

uum

Pab

s=

Pat

m+

Pga

ge

Pga

ge

Pat

m

Tekanan atmosfir

Tekanan nol absolute (vacuum)

P abs

Pat

m

Pabs=0

10/23/2015

8

3. Density ‐mass per unit volume

High densityLow density

KESETIMBANGAN ( Equilibrium )

• Kesetimbangan termal :• jika temperatur disetiap titik pada sistem sama semua.• Tidak ada gradient temperatur, sehingga tidak ada aliran 

kalor dalam sistem.

• Kesetimbangan mekanik :• jika tekanan pada setiap bagian sistem sama semua.• ΣF = 0

• Kesetimbangan kimia :• komposisi kimia tidak berubah.• Tidak terjadi reaksi kimia dalam sistem.

10/23/2015

9

PROSES

Perubahan sistem dari satu kondisi setimbang ke kondisi setimbang yang lain.

Proses quasi static atau quasi equilibirium :Suatu proses yang berlangsung sangat lambat sehingga keadaan sistem setiap saat sangat dekat dengan kesetimbangannya.

GAS GAS

Non Quasi-static process Quasi-static process

LINTASAN PROSES ( PATH )

Suatu deretan keadaan ( state ) yang dilewati suatu sistem selama proses berlangsung.

SiklusProses mengalami satu siklus bila keadaan akhir dari proses tersebut kembali ke keadaan awal ( titik akhir berimpit dengan titik awal )

Lintasan proses

Tek

anan

, P

Volume , V

1 awal

2 akhir

Tek

anan

, P

Volume, V

2 akhir

1 awal

10/23/2015

10

Proses khusus

Isoprocesses

• apply 1st law of thermodynamics to closed system of an ideal gas(pv=RT)

• isoprocess is one in which one of the thermodynamic (state) variables are kept constant

• use pV diagram to visualise process

pvn = c

1. Isobaric Process

• process in which pressure is kept constant (p=c)

•Constant Pressure

•Work = Force x distance

•Force = Pressure x Area

•Work = Pressure x Area x Distance

W = P V

•Work is equal to the area under the PV diagram

W = PV

Q = mcp T

U =Q - WV

P

10/23/2015

11

2. Isochoric Process

• process in which volume is kept constant V=c

3. Isothermal Process• process in which temperature is held constant (T=c)

10/23/2015

12

4. Adiabatic Process

• process in which no heat transfer takes place (Q=0)

PHASE CHANGES

Heat must be added or removed to change a substance from one phase to another.

Energy is absorbed when change of phase in this direction

SOLIDGAZ

LIQUID

Energy is released when change of phase in this direction

10/23/2015

13

Phase changes occur at a constant temperature (at the melting point or the boiling point).

The quantity of heat required for a phase change is called the latent heat, which is different for each substance.

PHASE CHANGES

– Evaporation from liquid to gas phase.– Condensation from gas to liquid phase.– Freezing from liquid to solid phase.– Melting from solid to liquid phase.– Sublimation from solid to gas phase.– Ionization from gas to plasma phase.

SOLID LIQUID GAS PLASMA

Adding or removing energy from matter may cause it to change from one phase to another: