PengantarYUNIARTI, ST

Mengacu pada Silabus Jurusan S1 TEKNIK PERMINYAKAN materi Termodinamika I Definisi, hukum dan konsep termodinamika; Pengertian hukum dan konsep termodinamika pada gas ideal, gas nyata dan zat murni berfasa ganda; Aplikasi hukum termodinamika dalam sistem tertutup dan terbuka; Proses mengalir; Sifat termodinamika fluida; Reaksi pembakaran siklus daya; Refrigerasi hubungan Maxwell.

Komponen dan prosentase penilaian : Tugas2 mandiri (20% atau ?....); Kuis

(20% atau ?....); Mid test (20% atau ? .....); Diskusi (10% atau ?...); Final test (30% atau ?.....)

Penilaian kompromi semua pihak. Penilaian fair dan transparan.

Termodinamika Cabang ilmu fisika yang mempelajari perubahan energi dalam bentuk kalor/kerja.

Termodinamika berkembang sejak penemuan mesin uap engineer berpikir bagaimana menggunakannya semaksimal mungkin.

Berawal dari prinsip2 yang digunakan dalam mesin uap yaitu panas postulat berlaku general hukum pertama dan kedua termodinamika.

Dalam satuan internasional (SI unit) waktu (second, s); panjang (meter, m); massa (Kilogram, kg); jumlah zat (mol); suhu (Kelvin, K).

Dalam satuan English engineering system waktu (second, s); panjang (feet, ft)- 1 ft setara dengan 0,3048 m; massa (pound mass, lbm)- 1lbm setara dengan 0,4535 kg; jumlah zat (pound mol, lb mol)- 1 mol setara dengan 453,59 lb mol.

Satuan dari gaya (SI unit) newton, N = 1 kg m/ s2; gaya (English engineering system) pound force (lbf) besarnya gaya yang memberikan percepatan sebesar 32,17 ft per seond per second. Konstanta gc harus disertakan dalam penghitungan gaya dalam sistem British.

F = ma (1/gc) dimana besarnya gc = 32,1740 (lbm.ft)/(lbf.s2)

Dimensi International system ( SI) British System Konversi

massa (m) kg lbm 1lbm= 0,454 kg

panjang (L) m ft 1 ft = 0,3048 m

waktu(t) s s

gaya N lbf 1 N = 1kg m/s2

kerja J Btu 1 J = 1 Nm

1Btu = 1,055 kj

Suhu. Satuan yang umum digunakan Kelvin dan Celcius. Engineer di Amerika juga menggunakan satuan Rankine untuk suhu.

Dimana T (R) = 1,8T (K Jika : TA = TB TA = TC maka TB = TC

Hal tersebut menjadi dasar dari thermometer.

A

B C

SI BRITISH

SUHU Celcius ( oC ) Fahrenheit ( oF )

SUHU ABSOLUT

Kelvin ( K ) Rankine ( R )

Tekanan N/m2 atau pascal (Pa). Persamaan matematis untuk Tekanan adalah P=F/A=(mg)/A, jika tekanan dikenakan ke fluida yang berada di dalam kolom P = (mg)/A =(A.h..g)/A = hg

Satuan tekanan: 1 Pa = 1 N/m2 1 Psi = 1 lbf/in2 1 bar = 105Pa 1 atm = 14,696 psi 1 atm = 101325 Pa

Pada suhu 27C , hasil pembacaan tinggi manomater yang berisi air raksa adalah 60.5 cm. Jika percepatan gravitasi besarnya 9.78 m/m2, berapa besarnya tekanan yang ditunjukkan oleh manometer tersebut ?

Jawaban lihat persamaan P untuk fluida dalam kolom, P = gh densitas air raksa = 13.53 g/cm3.

Kerja-Work (W) adalah gaya yang bekerja melalui jarak tertentu. dW = F dl

F adalah gaya yang bekerja, dl adalah panjang lintasan. Karena F bisa juga didefinisikan sebagai P.A (tekanan.luas penampang), dan dl sebagai volume/luas (V/A) maka :

dW = -PA d (V/A) = -P dV W = P (V1-V2)

P

P1

P2

VV1 V2

Kerja yang dilakukan gasuntuk proses dari (P1, V1)ke (P2, V2) adalah Luasbagian kurva yang diarsir

P (105 N/m2)

V (m3)1 5

2

4

Contoh: hitunglah kerjayang dilakukan gas jikamengalami prosesseperti pada gambar disamping ini!

Hukum kekekalan energi telah muncul sekitar 1850 buah pemikiran dari Galileo dan Isaac Newton.

Lord Kelvin mengenalkan persamaan energi kinetik Ek = ½ mv2

Jika benda dengan massa m diangkat dari ketinggian awal z1 ke ketinggian akhir z2 dimana z2 >z1 besarnya energi potensialnya Ep = mgz, sedangkan besarnya usaha/kerja untuk memindahkan benda tersebut W = mg z. Dimana g adalah percepatan gravitasi dalam satuan SI m/s2 9,78 m/s2.

Sebuah elevator dengan massa 2500 kg berhenti pada ketinggian 10m diatas tanah, kemudian naik hingga ketinggian 100m diatas tanah, dimana pada ketinggian tersebut kabel penyangganya menghentikan elevator tersebut. Diasumsikan tidak ada gesekan friksi pada kabel penyangga dan besarnya percepatan gravitasi = 9,8 m/s2, hitung :

Energi potensial pada z1, besarnya usaha yang dilakukan untuk menaikkan elevator hingga ketinggian 100 m dan energi potensial pada ketinggian 100m ?

Gunakan rumus perhitungan kerja dan energi potensial untuk menyelesaikan.

Panas akan berpindah dari benda dengan suhu tinggi ke benda dengan suhu yang lebih rendah. Jadi perbedaan suhu menjadi driving force (gaya pendorong) berpindahnya panas.

Satuan dari panas sama dengan satuan energi yaitu Joule (J), sering juga digunakan satuan kalori dan Btu (sistem English Engineering unit) dimana 1 kalori = 4,1840 J dan 1 Btu = 1055,04 J.

Satuan dari kerja/usaha adalah watt = Joule/second.