HUKUM KEDUA & KETIGA TERMODINAMIKA

&MESIN CARNOT

FISIKA INDUSTRIKELOMPOK 3

LIFIA CITRA RAMADHANTI (41614010011)WINDI (41614010004)

AMANIA KARTINI (41614010042)

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA

• PENGERTIANHukum yang mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah, dengan kata lain tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Hal ini berkenaan dengan kedua pernyataan yang sering digunakan dalam termodinamika klasik yaitu pernyataan Kelvin-planck dan pernyataan Clausius.

BUNYI HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA"Setiap proses spontan dalam suatu sistem yang terisolasi akan

meningkat entropinya".Hukum ini dirumuskan dengan mempergunakan fungsi keadaan

yang disebut entropi.

• Pernyataan Kelvin-Planck : “Tidak mungkin membuat suatu piranti yang beroperasi secara terus menerus dalam suatu siklus yang tidak akan menghasilkan pengaruh selain dari pemindahan kalor dari reservoir tunggal dan pelaksanaan sejumlah kerja yang sama”.

• Pernyataan ini berarti, bahwa hanya sebagian kalor yang dipindahkan ke siklus dari reservoir bertemperatur tinggi yang dapat dikonversi menjadi kerja, sisanya haru dibuang ke reservoir bertemperatur rendah. Pernyataan ini juga berarti, tidak satupun siklus daya dapat memiliki 100% efisiensi termal. Kata menerus dalam pernyataan tersebut menunjukkan kalor menjadi kerja membutuhkan proses bersiklus.

• Pernyataan Clausius : “Tidak mungkin untuk membuat suatu piranti yang beroperasi secara terus menerus yang tidak menghasilkan pengaruh selain perpindahan kalor dari benda yang bertemperatur renddah ke benda yang bertemperatur tinggi”. Pernyataan ini berarti bahwa energy haru dipasok dalam piranti tersebut untuk memindahkan kalor dari benda dingin ke benda panas. Oleh sebab itu koefisien kinerja tidak pernah dapat menjadi tak terhingga.

PERUMUSAN HK KEDUA TERMODINAMIKA

• Perumusan Kelvin :Kalor tidak dapat diubah seluruhnya menjadi kerja yang setara tanpa menyebabkan perubahan tetap pada salah satu bagian sistem atau lingkungannya.

• Perumusan Clausius :

Suatu mesin tidak mungkin bekerja sendiri mengangkut kalor dari suatu tempat pada suhu tertentu ke tempat lain pada suhu yang lebih tinggi tanpa bantuan luar.

• Secara termodinamika entropi dapat didefinisikan sebagai:ΔS = qreversibel / T

Yaitu perubahan entropi suatu sistem adalah jumlah pertukaran panas antara sistem dengan lingkungan yang bersifat reversibel bagi dengan suhu (dalam Kelvin).

CONTOH SOAL 1. Kalor mengalir secara spontan sebesar 1500 J dari reservoir panas

bersuhu 500 K menuju resrvoir dingin bersuhu 300 K. tentukan perubahan entropi jika dianggap tidak ada perubahan yang lain terjadi ?jawab :Dik. Q1= -1500 J

T1= 500 K

Q2= +1500 J

T2= 300 K

Dit. ∆S….?Jadi,

∆S = ∆S1 + ∆S

= -3 J/K + 5 J/K = 2 J/K

HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA• PENGERTIAN

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol. Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa suatu kristal sempurna pada nol mutlak mempunyai keteraturan sempurna, jadi entropinya adalah nol.

Entropi zat kristal sempurna adalah nol pada suhu nol mutlak.Dengan naiknya suhu, gerakan bebas juga naik.

Entropi setiap zat pada suhu di atas 0oK lebih besar daripada nol.

RUMUS

Jika kristal tidak murni , maka entropi lebih besar daripada nol.

Entropi mutlak dari zat dapat ditentukan dengan hukum ini.

Dengan pengetahuan bahwa entropi zat kristal murni adalah nol pada suhu nol mutlak, kenaikan entropi zat dapat diukur jika dipanaskan.

Perubahan entropi diberikan oleh:

ΔS = Sakhir – Sawal

= Sakhir

CONTOH SOAL

1. Satu Kg es pada 0oC dicairkan dan diubah menjadi air pada 0oC. Hitung perubahan entropinya, asumsikan bahwa peleburan berlangsung secara reversibel. Panas lebur air adalah Lf = 3,34 x 105 J/Kg ?

Penyelesaian:Suhu T adalah konstan pada 273 K. Panas yang dibutuhkan untuk melelehkan es adalah Q = mLf = 3,34 x 105 J. Kenaikan entropinya yaitu:

KJxK

Jx

T

QSSS /1022,1

273

1034,3 35

12

MESIN PANAS (CARNOT)

Sadi Carnot (1824) : menghitung secara teori kerja maksimum yang dapat diperoleh

dari suatu mesin yang bekerja secara reversibel.

Mesin kalor adalah alat yang mengubah kalor menjadi energi mekanik). Sekarang mesin uap

digunakan untuk membangkitkan energi listrik. Mesin kalor modern adalah mesin pembakaran dalam

(mesin mobil, mesin sepeda motor).

RUMUS MESIN CARNOT

H

C

H

CH

HCH Q

Q

Q

QQ

Q

WQQW

1

= Efisiensi mesin kalor

,Th (Masukan,SuhuTinggi)

W (Usaha)

,Tc(Keluaran,SuhuRendah)

HQ

CQ

H

C

H

CH

HCH T

T

T

TT

T

WTTW

1

INGAT : jika diminta dalam bentuk %, di kali 100%

CONTOH SOAL

1. Sebuah turbin pada suatu steam power plant mengambil uap air dari boiler pada temperatur 520oC and membuangnya ke condenser pada temperatur 100oC. Tentukan efisiensi maksimumnya.

Jawab :

%5353.0793

37311

H

C

T

T

2. Sebuah mesin kalor menyerap kalor sebanyak 3000 Joule (QH), melakukan usaha alias kerja (W) dan membuang kalor sebanyak 2500 Joule (QL). Berapakah efisiensi mesin kalor tersebut ?

Penyelesaian :

3

Gunakan efisiensi dan suhu tinggi pertama untuk mencari suhu rendah mesin,

kemudian, gunakan suhu rendah tersebut untuk mencari efisiensi kedua

4.Jawaban :Mesin membuang kalor

960kkal, kalor yang dibuang berarti berada pada suhu rendah

sehingga Q2 = 960 kkal dengan reservoir suhu tinggi T1 = 810 K dan reservoir suhu rendah 390K.

Proses pertama, mencari efisiensi mesin:

gunakan efisiensi ini untuk mencari Q1lalu menentukan usaha dengan W = Q1 – Q2

APLIKASI MESIN CARNOT

1. Mesin uap

menggunakan uap air sebagai media penghantar kalor. Uap biasa disebut sebagai zat kerja mesin uap. Terdapat dua jenis mesin uap, yakni mesin uap tipe bolak balik dan mesin uap turbin (turbin uap).

APLIKASI MESN CARNOT

2. TURBIN UAP

Pada dasarnya prinsip kerja turbin uap sama dengan mesin uap tipe bolak balik. Bedanya mesin uap tipe bolak balik menggunakan piston, sedangkan turbin uap menggunakan turbin.

VIDEO

• DI FOLDER LAIN

Daftar Pustaka

https://www.google.com/?gws_rd=ssl#q=MESIN+PANAS+ATAU+MESIN+CARNOT+.PPThttps://www.google.com/search?q=HUKUM+KEDUA+DAN+KETIGA+TERMODINAMIKA&biw=1https://www.youtube.com/watch?v=-NqmpaDXY9E