TEORI PANASOLEH KELOMPOK 11 :

REY DEPANTUN PURBA (120402015)

GOMGOM SIHOMBING (120402042)

VALENTINO TARIGAN (120402065)

JOHANNES SINAGA (120402066)

BEGIN RAJA SEMBIRING (120402099)

PERUBAHAN SUHUSUHU MERUPAKAN SUATU ISTILAH YANG DIPAKAI UNTUK MEMBEDAKAN PANAS DINGINNYA SUATU BENDA. MISALNYA BENDA PANAS AKAN DIKATAKAN MEMPUNYAI SUHU TINGGI DAN BENDA DINGIN MEMPUNYAI SUHU YANG RENDAH.SUHU DAPAT DIUKUR DENGAN TERMOMETER.ZAT CAIR YANG BIASANYA DIPAKAI UNTUK MENGISI TERMOMETER ADALAH AIR RAKSA. KELEBIHAN AIR RAKSA DARI ZAT CAIR LAINNYA YAITU :• AIR RAKSA DAPAT CEPAT MENGAMBIL PANAS BENDA YANG DIUKUR SEHINGGA SUHUNYA

SAMA DENGAN SUHU BENDA YANG DIUKUR TERSEBUT.• DAPAT DIPAKAI UNTUK MENGUKUR SUHU BENDA DARI YANG RENDAH SAMPAI YANG TINGGI, KARENA

AIR RAKSA PUNYA TITIK BEKU –39 °C DAN TITIK DIDIH 357 °C.• TIDAK DAPAT MEMBASAHI DINDING TABUNG, SEHINGGA PENGUKURANNYA DAPAT LEBIH TELITI.• PEMUAIAN DARI AIR RAKSA ADALAH TERATUR.• MUDAH DILIHAT, KARENA AIR RAKSA MENGKILAT.

TERMOMETER ADA BERBAGAI MACAM MENURUT FUNGSINYA, YAITU :• TERMOMETER SUHU BADAN• TERMOMETER UDARA• TERMOMETER LOGAM• TERMOMETER MAXIMUM DAN MINIMUM• TERMOGRAF UNTUK TERMINOLOGI• TERMOMETER DIGITAL

KALORKALOR ADALAH SALAH BENTUK ENERGI YANG DAPAT BERPINDAH DARI BENDA YANG MEMILIKI SUHU YANG TINGGI KE BENDA YANG BERSUHU RENDAH. BESARNYA KALOR SEBANDING DENGAN MASSA (M), KALOR JENIS (C), DAN PERUBAHAN SUHUNYA (ΔT). SECARA MATEMATIS, KALOR DAPAT DIRUMUSKAN SEBAGAI BERIKUT:

DIMANA:• Q = KALOR (J)• C = KALOR JENIS(J/KGOC)

• ΔT = T2 – T1 (OC)

• M = MASSA (KG)

DALAM SATUAN SI, SATUAN KALOR ADALAH JOULE (J). INGAT KONVERSI SATUAN KALOR BERIKUT!1 KALORI = 4,2 JOULE 1 JOULE = 0,24 KALORI SATU KALORI DAPAT DIDEFINISIKAN SEBAGAI BANYAKNYA KALOR YANG DIPERLUKAN UNTUK MENAIKKAN SUHU 1°C AIR MURNI YANG MASSANYA 1 GRAMCONTOH SOAL:JIKA KALOR SEBANYAK 12 JOULE DIGUNAKAN UNTUK MENAIKKAN SUHU 10 °C ZAT SEBANYAK 0,5 KG , MAKA TENTUKAN KALOR JENIS DARI ZAT TERSEBUT !JAWAB :Q = M C ΔT12 = 0,5 X C X 1012 = 5CC = = 2,4 J/KG °C

KAPASITAS KALOR (C)• KAPASITAS KALOR (C) ADALAH BANYAKNYA KALOR YANG DIBUTUHKAN UNTUK

MENAIKKAN SUHU BENDA SEBESAR 1°C DAN DIRUMUSKAN SEBAGAI BERIKUT:

DIMANA:• Q = KALOR (J)• C = KALOR JENIS(J/KGOC)

• ΔT = T2 – T1 (OC)

ALAT YANG DIGUNAKAN UNTUK MENGUKUR JUMLAH KALOR YANG TERLIBAT DALAM SUATU PERUBAHAN ATAU REAKSI KIMIA DISEBUT KALORIMETER. KALORIMETER YG BIASA DIGUNAKAN DI LABORATORIUM FISIKA SEKOLAH BERBENTUK BEJANA BIASANYA SILINDER DAN TERBUAT DARI LOGAM MISALNYA TEMBAGA ATAU ALUMINIUM DENGAN UKURAN 75MM X 50MM (GARIS TENGAH). BEJANA INI DILENGKAPI DENGAN ALAT PENGUKUR DAN DILETAKKAN DIDALAM BEJANA YANG LEBIH BESAR YANG DISEBUT MANTEL. MANTEL TERSEBUT BERGUNA UNTUK MENGURANGI HILANGNYA KALOR KARENA KONVEKSIMDAN KONDUKSI.

Gambar 1. kalorimeter

KALOR JENIS (C)• KALOR JENIS (C) ADALAH BANYAKNYA KALOR YANG DIPERLUKAN UNTUK MENAIKKAN SUHU

1 KG ZAT SEBESAR 1OC. KALOR JENIS SETIAP ZAT DITENTUKAN DENGAN PERSAMAAN: 

DIMANA:• Q = KALOR (J)• C = KALOR JENIS(J/KGOC)

• ΔT = T2 – T1 (OC)

• M = MASSA (KG)

• BERIKUT INI BEBERAPA KALOR JENIS SUATU ZAT:

HUKUM KEKEKALAN ENERGI (ASAS BLACK)• ASAS BLACK  ADALAH SUATU PRINSIP DALAM TERMODINAMIKA YANG DIKEMUKAKAN OLEH

JOSEPH BLACK YANG BERBUNYI:“PADA CAMPURAN DUA ZAT, BANYAKNYA KALOR YANG DILEPAS ZAT BERSUHU TINGGI SAMA DENGAN BANYAKNYA KALOR YANG DITERIMA ZAT YANG BERSUHU RENDAH.”

ASAS INI MENJABARKAN:• JIKA DUA BUAH BENDA YANG BERBEDA YANG SUHUNYA DICAMPURKAN, BENDA YANG

PANAS MEMBERI KALOR PADA BENDA YANG DINGIN SEHINGGA SUHU AKHIRNYA SAMA• JUMLAH KALOR YANG DISERAP BENDA DINGIN SAMA DENGAN JUMLAH KALOR YANG DILEPAS

BENDA PANAS • BENDA YANG DIDINGINKAN MELEPAS KALOR YANG SAMA BESAR DENGAN KALOR YANG

DISERAP BILA DIPANASKAN

• DIRUMUSKAN SEBAGAI BERIKUT:

DIMANA:

• M1 = MASSA ZAT YANG MEMILIKI SUHU YANG LEBIH TINGGI (KG)

• M2 = MASSA ZAT YANG MEMILIKI SUHU YANG LEBIH RENDAH (KG)

• C1 = KALOR JENIS ZAT YANG MEMILIKI SUHU YANG LEBIH TINGGI (J/KG°C)

• C2 = KALOR JENIS ZAT YANG MEMILIKI SUHU YANG LEBIH RENDAH (J/KG°C)

• T1 = SUHU YANG LEBIH TINGGI (°C)

• T2 = SUHU YANG LEBIH RENDAH (°C)

• TC = SUHU CAMPURAN (°C)

PERUBAHAN WUJUD ZATPENGARUH KALOR PADA SUATU ZAT ADALAH KALOR DAPAT MENGUBAH SUHU DAN MENGUBAH WUJUD SUATU ZAT. SEPERTI YANG DIKETAHUI, ADA 3 JENIS WUJUD ZAT, YAITU ZAT PADAT, ZAT CAIR, DAN GAS. JIKA SEBUAH ZAT DIBERIKAN KALOR, MAKA PADA ZAT TERSEBUT AKAN TERJADI PERUBAHAN WUJUD ZAT.

Gambar 2. Diagram perubahan wujud zat

KALOR LATEN (L)

KALOR LATEN SUATU ZAT IALAH KALOR YANG DIBUTUHKAN UNTUK MERUBAH SATU SATUAN MASSA ZAT DARI SUATU TINGKAT WUJUD KE TINGKAT WUJUD YANG LAIN PADA SUHU DAN TEKANAN YANG TETAP. JIKA KALOR LATEN = L, MAKA UNTUK MERUBAH SUATU ZAT BERMASSA M SELURUHNYA KE TINGKAT WUJUD YANG LAIN DIPERLUKAN KALOR SEBESAR :

  DIMANA:• Q = KALOR (J)• C = KALOR JENIS(J/KGOC)

• ΔT = T2 – T1 (OC)

• M = MASSA (KG)

JENIS-JENIS KALOR LATEN, YAITU:• KALOR LEBUR (L) ADALAH BANYAKNYA KALOR YANG DIPERLUKAN UNTUK

MENGUBAH WUJUD 1 KG ZAT PADAT MENJADI ZAT CAIR.• KALOR BEKU (B) ADALAH BANYAKNYA KALOR YANG DILEPASKAN UTUK

MENGUBAH WUJUD 1 KG ZAT CAIR MENJADI ZAT PADAT• KALOR UAP ATAU KALOR DIDIH (U) ADALAH BANYAKNYA KALOR YANG

DIPERLUKAN UNTUK MENGUBAH WUJUD 1 KG ZAT CAIR MENJADI GAS.• KALOR EMBUN (E) ADALAH BANYAKNYA KALOR YANG DILEPASKAN UNTUK

MENGUBAH 1 KG GAS MENJADI ZAT CAIR.

PERUBAHAN WUJUD ES SAMPAI MENJADI UAP JENUH, BESERTA PERSAMAAN KALOR YANG DISERAP DIGAMBARKAN SEPERTI INI:

Gambar 3 Grafik Perubahan Zat (dari beku ke uap jenuh)

• BERIKUT TABEL KALOR LATEN TIAP ZAT:

PERPINDAHAN KALORA. KONDUKSIPERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSI (HANTARAN) ADALAH PERPINDAHAN KALOR MELALUI ZAT PERANTARA DIMANA PARTIKEL-PARTIKEL ZAT PERANTARA TERSEBUT TIDAK BERPINDAH.CONTOH: KETIKA SEBUAH BATANG LOGAM DIPANASKAN PADA SALAH SATU UJUNGNYA, ATAU SEBUAH SENDOK LOGAM DILETAKKAN DI DALAM SECANGKIR KOPI YANG PANAS, BEBERAPA SAAT KEMUDIAN,UJUNG YANG KITA PEGANG AKAN SEGERA MENJADI PANAS .WALAUPUN TIDAK BERSENTUHAN LANGSUNG DENGAN SUMBER PANAS. DALAM HAL INI KITA KATAKAN BAHWA KALOR DIHANTARKAN DARI UJUNG YANG PANAS KE UJUNG LAIN YANG LEBIH DINGIN.

• RUMUS KONDUKSI

DIMANAH = PERAMBATAN KALOR TIAP SATUAN WAKTU (J/S)Q = KALOR YANG DIHANTARKAN ( J)A = LUAS PENAMPANG LINTANG BENDA (M2)ΔT = T1 – T2= BEDA SUHU ANTARA KEDUA UJUNG BENDA (OC)L = JARAK ANTARA KEDUA BAGIAN BENDA YANG BERBEDA SUHUNYA (M)ΔT = SELANG WAKTU YANG DIPERLUKAN (S)K = KONSTANTA PEMBANDING/KONDUKTIVITAS TERMAL ZAT (J/S.M.OC).

• BERIKUT TABEL KONDUKSI TERMAL ZAT:

B. KONVEKSIPERPINDAHAN KALOR SECARA KONVEKSI (ALIRAN) ADALAH PERPINDAHAN KALOR KARENA ALIRAN ZAT YANG DIPANASKAN. KONVEKSI TERJADI PADA ZAT YANG DAPAT MENGALIR, YAITU ZAT CAIR DAN ZAT GAS. PADA GAMBAR DISAMPING DAPAT DILIHAT BAHWA SEJUMLAH AIR DI DALAM PANCI YANG DIPANASKAN, ARUS KONVEKSI TERJADI KARENA PERBEDAAN KALOR. AIR DI BAGIAN BAWAH NAIK KARENA MASSA JENISNYA BERKURANG DAN DIGANTIKAN OLEH AIR YANG LEBIH DINGIN DI ATASNYA.

C. RADIASIRADIASI ADALAH PERPINDAHAN KALOR TANPA ZAT PERANTARA. PERPINDAHAN KALOR DARI MATAHARI KE BUMI TERJADI LEWAT RADIASI (PANCARAN). ALAT YANG DIGUNAKAN UNTUK MENGETAHUI ADANYA RADIASI (PANCARAN) KALOR DINAMAKAN TERMOSKOP. CONTOH:PANAS MATAHARI

TEORI GAS IDEAL

PENGERTIAN GAS IDEAL PARTIKEL-PARTIKEL GAS DAPAT BERGERAK SANGAT BEBAS DAN DAPAT

MENGISI SELURUH RUANGAN YANG DITEMPATINYA. HAL INI MENIMBULKAN KESULITAN DALAM MEMPELAJARI SIFAT-SIFAT GAS. UNTUK MENYEDERHANAKAN PERMASALAHAN INI DIAMBIL PENGERTIAN TENTANG GAS IDEAL. DALAM KEHIDUPAN NYATA GAS IDEAL TIDAK PERNAH ADA. SIFAT-SIFAT GAS PADA TEKANAN RENDAH DAN SUHU KAMAR MENDEKATI SIFAT-SIFAT GAS IDEAL, SEHINGGA GAS TERSEBUT DAPAT DIANGGAP SEBAGAI GAS IDEAL.

DALAM PEMBAHASAN KEADAAN GAS, ADA TIGA BESARAN YANG SALING BERHUBUNGAN. BESARAN-BESARAN TERSEBUT ADALAH TEKANAN (P), VOLUME (V),DAN TEMPERATUR MUTLAK (T). UNTUK MENGETAHUI BAGAIMANA HUBUNGAN KETIGA VARIABEL TERSEBUT, MARI KITA PELAJARI BEBERAPA HUKUM MENGENAI GAS IDEAL.

HUKUM BOYLESECARA MATEMATIS, HUKUM BOYLE DITULISKAN DALAM BENTUK :

P V = KONSTAN ATAU P1 V1 = P2 V2

KETERANGAN :

• P1 = TEKANAN GAS AWAL (N/M2)

• V1 = VOLUME GAS AWAL (M3)

• P2 = TEKANAN GAS AKHIR

• V2 = VOLUME AKHIRDARI PERSAMAAN HUKUM BOYLE TERSEBUT, HUBUNGAN TEKANAN DAN VOLUME PADA TEMPERATUR TETAP DAPAT DIGAMBARKAN DALAM BENTUK GRAFIK SEPERTI GAMBAR DISAMPING.

HUKUM CHARLESHUKUM CHARLES DITULISKAN DALAM BENTUK PERSAMAAN:

ATAU, 

KETERANGAN:V1 = VOLUME GAS AWAL (M3)

V2 = VOLUME GAS AKHIR (M3)

T1 = TEMPERATUR MUTLAK AWAL (K)

T2 = TEMPERATUR MUTLAK AKHIR (K)HUBUNGAN TEMPERATUR DAN VOLUME MENURUT HUKUM CHARLES TERSEBUT DAPAT DIGAMBARKAN DALAM BENTUK GRAFIK, SEPERTI GAMBAR DISAMPING.

• HUKUM GAY LUSSACHUKUM GAY LUSSAC DITULISKAN DALAM BENTUK PERSAMAAN BERIKUT :

ATAU,

PERSAMAAN TERSEBUT DAPAT DINYATAKAN DALAM BENTUK GRAFIK SEPERTI GAMBAR DISAMPING.

• HUKUM BOYLE-GAY LUSSACHASIL GABUNGAN KETIGA HUKUM TERSEBUT DIKENAL SEBAGAI HUKUM BOYLE - GAY LUSSAC. HUKUM INI DINYATAKAN DALAM BENTUK PERSAMAAN :

ATAU, 

TEKANAN, VOLUME, DAN TEMPERATUR PADA GAS YANG BERBEDA MEMPUNYAI KARAKTERISTIK YANG BERBEDA, WALAUPUN JUMLAH MOLEKULNYA SAMA. UNTUK ITU DIPERLUKAN SATU KONSTANTA LAGI YANG DAPAT DIGUNAKAN UNTUK SEMUA JENIS GAS. KONSTANTA TERSEBUT ADALAH KONSTANTA BOLTZMAN (K). JADI, DAPAT DITULISKAN DALAM BENTUK PERSAMAAN BERIKUT :

PV = NKT ATAU PV= NNA KTKETERANGAN:N = JUMLAH MOLEKUL GASNA = BILANGAN AVOGADRO (6,02 X 1023 MOLEKUL/MOL)N = JUMLAH MOL GASK = KONSTANTA BOLTZMAN (1,38 X 10-23 J/K)

PADA PERSAMAAN TERSEBUT, NA K DISEBUT DENGAN KONSTANTA GAS UMUM (R). JADI, PERSAMAAN GAS TERSEBUT DAPAT DIUBAH MENJADI :

PV = NRTKETERANGAN:R = KONSTANTA GAS UMUM= 8,314 J/MOL K= 0,082 L ATM/MOL KPERSAMAAN INILAH YANG DISEBUT DENGAN PERSAMAAN GAS IDEAL.

TEORI KINETIK GAS

TEKANAN GASBESAR TEKANAN GAS DINYATAKAN DENGAN RUMUS:

ATAU,

MENGINGAT BAHWA NM ADALAH MASSA GAS (M) DAN (MASSA JENIS), MAKA TEKANAN DAPAT DICARI DENGAN PERSAMAAN :

KETERANGAN:P = TEKANAN GAS (N/M2) N = JUMLAH MOLEKULM = MASSA SATU MOLEKUL GAS (KG) V2 = RATA-RATA KUADRAT KELAJUAN MOLEKUL (M/S)Ρ = MASSA JENIS GAS (KG/M3)

ENERGI KINETIK SEBAGAI FUNGSI TEMPERATURPERSAMAAN ENERGI KINETIK TRANSLASI RATA-RATA MOLEKUL GAS DAPAT DICARI DENGAN RUMUS:

ATAU KETERANGAN:EK = ENERGI KINETIK TRANSLASI RATA-RATA GAS (J)K = TETAPAN BOLTZMAN (1,38 X 10-23 J/K)T = TEMPERATUR MUDAK GAS (K)N = JUMLAH MOL GAS

HUKUM TERMODINAMIKA1. HUKUM I TERMODINAMIKA UNTUK PROSES ISOBARIK

• USAHA LUAR YANG DILAKUKAN ADALAH : W = P ( V2 - V1 ). KARENA ITU HUKUM TERMODINAMIKA DAPAT DINYATAKAN :

Δ Q = Δ U + P ( V2 - V1 )

• PANAS YANG DIPERLUKAN UNTUK MENINGKATKAN SUHU GAS PADA TEKANAN TETAP DAPAT DINYATAKAN DENGAN PERSAMAAN :

Δ Q = M CP ( T2 - T1 )

• PERTAMBAHAN ENERGI DALAM GAS DAPAT PULA DINYATAKAN DENGAN PERSAMAAN :Δ U = M CV ( T2 - T1 )

• KARENA ITU PULA MAKA USAHA YANG DILAKUKAN PADA PROSES ISOBARIK DAPAT PULA DINYATAKAN DENGAN PERSAMAAN :

Δ W = Δ Q - Δ U = M ( CP - CV ) ( T2 - T1 )

2. HUKUM I TERMODINAMIKA UNTUK PROSES ISOKHORIK • BERLAKU HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC

DALAM BENTUK :

KARENA Δ V = 0 MAKA W = P . Δ V W = 0 ( TIDAK ADA USAHA LUAR SELAMA PROSES )

Δ Q = U2 - U1

KALOR YANG DISERAP OLEH SISTEM HANYA DIPAKAI UNTUK MENAMBAH ENERGI DALAM ( Δ U )

Δ Q = Δ UΔ U = M . CV ( T2 - T1 )

3. HUKUM I TERMODINAMIKA UNTUK PROSES ISOTHERMIK.BERLAKU HUKUM BOYLE.

P1 V2 = P2 V2

KARENA SUHUNYA KONSTAN T2 = T1 MAKA :

KALOR YANG DISERAP SISTEM HANYA DIPAKAI UNTUK USAHA LUAR SAJA.

4. HUKUM I TERMODINAMIKA UNTUK PROSES ADIABATIK.BERLAKU HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC

KARENA Δ´ Q = 0 MAKA O = Δ ´ U + Δ ´WU2 -U1 = - Δ ´W

BILA Δ ´W NEGATIF ( -W = SISTEM DITEKAN ) USAHA DALAM SISTEM ( Δ´ U ) BERTAMBAH. SEDANGKANHUBUNGAN ANTARA SUHU MUTLAK DAN VOLUME GAS PADA PROSES ADIBATIK, DAPAT DINYATAKAN DENGAN PERSAMAAN :T.VΓ-1 = KONSTAN ATAU T1.V1

Γ-1 = T2.V2 Γ-1

USAHA YANG DILAKUKAN PADA PROSES ADIABATIK ADALAH :W = M . CV ( T1 - T2 ) ATAU

JUGA BERLAKU PERSAMAAN : P1.V1 Γ-1 = P2.V2

Γ-1

PENERAPAN HUKUM TERMODINAMIKA1. SIKLUS CARNOT

SIKLUS CARNOT DIBATASI OLEH GARIS LENGKUNG ISOTHERM DAN DUA GARIS LENGKUNG ADIABATIK. HAL INI MEMUNGKINKAN SELURUH PANAS YANG DISERAP ( INPUT PANAS ) DIBERIKAN PADA SATU SUHU PANAS YANG TINGGI DAN SELURUH PANAS YANG DIBUANG ( PANAS OUTPUT ) DIKELUARKAN PADA SATU SUHU RENDAH.• KURVA AB DAN CD MASING-MASING ADALAH KURVA

PENGEMBANGAN DAN PEMAMPATAN ISOTEREMIS.• KURVA BC DAN DA MASING-MASING ADALAH KURVA

PENGEMBANGAN DAN PEMAMPATAN ADIABATIK.UNTUK BAHAN PERBANDINGAN, DITUNJUKKAN BEBERAPA SIKLUS UNTUK BERBAGAI JENIS MESIN.

2. SIKLUS MESIN BAKARSIKLUS OTTO DIBATASI OLEH DUA GARIS LENGKUNG ADIABATIK DAN DUA GARIS LURUS ISOKHORIK. DIMULAI DARI TITIK A, MAKA :• KURVA AB DAN CD MASING-MASING

ADALAH KURVA PEMAMPATAN DAN PENGEMBANGAN ADIABATIK.• GARIS LURUS BC DAN DA MASING-

MASING ADALAH GARIS LURUS UNTUK PEMANASAN DAN PENDINGINAN ISOKHORIK.

3. SIKLUS MESIN DIESELSIKLUS PADA MESIN DIESEL DIBATASI OLEH DUA GARIS LENGKUNG ADIABATIK DAN SATU GARIS LURUS ISOBARIK SERTA SATU GARIS LURUS ISOKHORIK.DIMULAI DARI TITIK A, MAKA :• KURVA AB DAN CD MASING-MASING

ADALAH KURVA PEMAMPATAN DAN PENGEMBANGAN ADIABATIK.• GARIS LURUS BC ADALAH GARIS LURUS

PEMANASAN ISOBARIK.• GARIS LURUS CD ADALAH GARIS LURUS

PENDINGINAN ISOKHORIK.

4. SIKLUS MESIN UAPSIKLUS INI DIBATASI OLEH DUA GARIS LENGKUNG ADIABATIK DAN DUA GARIS LURUS ISOKHORIK. HANYA SAJA PADA MESIN UAP INI TERDAPAT PROSES PENGUAPAN DAN PENGEMBUNAN.MULA-MULA AIR DALAM KEADAAN CAIR DENGAN SUHU DAN TEKANAN RENDAH DI TITIK A.• KURVA AB ADALAH KURVA PEMAMPATAN SECARA ADIABATIK

DENGAN TEKANAN YANG SAMA DENGAN TEKANAN DI DALAM PERIUK PENDINGIN.• GARIS CD ADALAH PROSES PENGUBAHAN AIR MENJADI UAP.• GARIS DE ADALAH PROSERS PEMANASAN SEHINGGA SUHU

UAP SANGAT TINGGI.• KURVA EF ADALAH PROSES PENGEMBANGAN SECARA

ADIABATIK. • GARIS FA ADALAH PROSES PENGEMBUNAN SEHINGGA

KEMBALI KE KEADAAN AWALNYA.

EFISIENSI MESIN (HUKUM II TERMODINAMIKA) EFFISIENSI MESIN ADALAH :

MENURUT CARNOT UNTUK EFFISIENSI MESIN CARNOT BERLAKU PULA :

SEBENARNYA TIDAK ADA MESIN YANG MEMPUNYAI EFFISIENSI 100 % DAN DALAM PRAKTEK EFFISIENSI MESIN KURANG DARI 50 %.

SOAL DAN PEMBAHASAN

1. JIKA 75 GR AIR YANG SUHUNYA 0°C DICAMPUR DENGAN 50 GR AIR YANG SUHUNYA 100°C. MAKA SUHU AKHIR CAMPURAN ITU ADALAH ....PENYELESAIAN:DIKETAHUI: MA = 75 G

MB = 50 GTOA = 0°CTOB = 100°C

DITANYAKAN: SUHU AKHIR CAMPURAN (TS)?

JAWAB:- - - - - - -

2.GELAS BERISI 200 GRAM AIR BERSUHU 20°C DIMASUKKAN 50 GRAM ES BERSUHU –2°C. JIKA HANYA TERJADI PERTUKARAN KALOR ANTARA AIR DAN ES SAJA, SETELAH TERJADI KESETIMBANGAN AKAN DIPEROLEH .... (CAIR= 1 KAL/G°C; CES = 0,5 KAL/GR°C; L = 80 KAL/G)PENYELESAIAN:DIKETAHUI: MA = 200 G

MB = 50 G

TOA = 20°C

TOB = –2°C DITANYAKAN: YANG TERJADI SETELAH KESETIMBANGAN?

JAWAB:- - - - - - -

JADI,PADA SUHU 0OC TIDAK SEMUA ES MENCAIR

3. PERHATIKAN GAMBAR DI BAWAH INI!

DUA BUAH BATANG PQ DENGAN UKURAN YANG SAMA, TETAPI JENIS LOGAM BERBEDA DILEKATKAN SEPERTI GAMBAR DI BAWAH INI. JIKA KOEFISIEN KONDUKSI TERMAL P ADALAH DUA KALI KOEFISIEN KONDUKSI TERMAL Q, MAKA SUHU PADA BIDANG BATAS P DAN Q ADALAH ....PENYELESAIAN :DIKETAHUI: TP = 90°

TQ =10°

KQ = K

KP = 2K

DITANYAKAN: SUHU PADA BIDANG BATAS P DAN Q (TPQ)?

JAWAB:HANTARAN KALOR PADA BATAS MEDIUM ADALAH SAMA, JADI:

4. TEH PANAS YANG MASSANYA 20 G PADA SUHU T DITUANG KE DALAM CANGKIR BERMASSA 190 G DAN BERSUHU 20°C. JIKA SUHU KESETIMBANGAN TERMAL °C DAN PANAS JENIS AIR TEH ADALAH 8 KALI PANAS JENIS CANGKIR, MAKA SUHU AIR TEH MULA-MULA ADALAH ....PENYELESAIAN:DIKETAHUI: MT = 20 GRAM

TOT = T

MC = 190 GRAM

TOC = 20OCT = TA = TC = 36OCCT = 8 CC

DITANYAKAN: SUHU AIR TEH MULA-MULA (T)?

JAWAB:MENURUT ASAS BLACK,

5.DUA BATANG PENGHANTAR MEMPUNYAI PANJANG DAN LUAS PENAMPANG YANG SAMA DISAMBUNG MENJADI SATU SEPERTI PADA GAMBAR DI BAWAH INI. KOEFISIEN KONDUKSI TERMAL BATANG PENGHANTAR KEDUA ADALAH = 2 KALI KOEFISIEN KONDUKSI TERMAL BATANG PERTAMA.

JIKA BATANG PERTAMA DIPANASKAN SEHINGGA T1 = 100° C DAN T2 = 25° C, MAKA SUHU PADA SAMBUNGAN (T) ADALAH ....PENYELESAIAN :DIKETAHUI: T1 =100°C

T2 = 25°C

K2 = 2K1

DITANYAKAN: SUHU PADA SAMBUNGAN (T)?

JAWAB:PERSAMAAN HANTARAN KALOR PADA SUATU PERMUKAAN BENDA:

 DIKARENAKAN A1=A2 DAN L1=L2 MAKA:

6.AIR SEBANYAK 60 GRAM BERSUHU 90°C (KALOR JENIS AIR = 1 KAL/G.°C) DICAMPUR 40 GRAM AIR SEJENIS BERSUHU 25°C. JIKA TIDAK ADA FAKTOR LAIN YANG MEMPENGARUHI PROSES INI, MAKA SUHU AKHIR CAMPURAN ADALAH ....PENYELESAIAN:DIKETAHUI: T1 = 90°C

M1 = 60 G

T2 = 25°C

M2 = 40 G

C1 = C2 = 1 KAL/G.°CDITANYAKAN: SUHU CAMPURAN (TC)?

JAWAB:

MENURUT ASAS BLACK:

7. AIR BERMASSA 200 GRAM DAN BERSUHU 30°C DICAMPUR AIR MENDIDIH BERMASSA 100 GRAM DAN BERSUHU 90°C. (KALOR JENIS AIR = 1 KAL/GRAM.OC). SUHU AIR CAMPURAN PADA SAAT KESETIMBANGAN TERMAL ADALAH ....PENYELESAIAN :DIKETAHUI: M1 = 200 G

M2 = 100 G

T1 = 30°C

T2 = 90°C

CAIR = 1 KAL/G °C

DITANYAKAN: SUHU CAMPURAN (TC)?

JAWAB:MENURUT ASAS BLACK:

JADI,SUHU KESEIMBANGAN TERMALNYA ADALAH 50 OC

8.SEBUAH JENDELA KACA SUATU RUANGAN PANJANGNYA 2 M, LEBARNYA 1 M DAN TEBALNYA 10 MM. SUHU DI PERMUKAAN DALAM DAN PERMUKAAN LUAR KACA MASING-MASING 23°C DAN 33°C. JIKA KONDUKTIVITAS TERMAL = 8 × 10-1 Ω/M.K, MAKA JUMLAH KALOR YANG MENGALIR KE DALAM RUANGAN MELALUI JENDELA ITU SETIAP SEKON ADALAH ....PENYELESAIAN:DIKETAHUI: PANJANG = 2 M

LEBAR = 1 MTEBAL = 10 MM = 0,01 MΔT = 33°C – 23°C = 10 OCK = 8 × 10-1 W/M.K

DITANYAKAN: JUMLAH KALOR YANG MENGALIR KE DALAM RUANGAN MELALUI JENDELA ITU SETIAP SEKON (ΔQ)?

JAWAB :LUAS PENAMPANG (A) = PANJANG X LEBAR = 2X1 = 2M2

9. BILA KALOR JENIS ES = 0,5 KAL/G°C, MAKA UNTUK MENAIKKAN SUHU 800 GRAM ES DARI SUHU –12°C MENJADI 0°C DIBUTUHKAN KALOR SEBANYAK ....PENYELESAIAN :DIKETAHUI:

CES = 0,5 KAL/G.°C

MES = 800 G

TO = –12°C

T1 = 0°CDITANYAKAN: BANYAK KALOR YANG DIBUTUHKAN UNTUK MENAIKKAN SUHU 800 GRAM ES DARI SUHU –12°C MENJADI 0°C (Q)?

DIJAWAB:

JADI,KALOR YANG DIBUTUHKAN SEBANYAK 4,8 X 103 KALORI

10. JIKA TITIK LEBUR ES 0°C, KALOR JENIS ES 0,5 KAL/G°C, KALOR JENIS AIR 1 KAL/GR °C, KALOR LEBUR ES 80 KAL/G, MAKA KALOR YANG DIPERLUKAN UNTUK MELEBUR 1 KG ES PADA SUHU –2°C ADALAH ....PENYELESAIAN:DIKETAHUI: CES = 0,5 KAL/G°C

CAIR = 1 KAL/G°CL = 80 KAL/GMES = 1 KG = 1000 GRAM,T = –2°C

DITANYAKAN: KALOR YANG DIPERLUKAN UNTUK MELEBUR 1 KG ES PADA SUHU –2°C (Q)?

JAWAB:TAHAP PERTAMA MENURUNKAN SUHU ES DARI -2OC MENJADI 0OC;-TAHAP KEDUA MELEBURKAN ESA PADA SUHU 0OC;-JADI,TOTAL KALORI YANG DIBUTUHKAN ADALAH:-

11. DUA BUAH BATANG PQ DENGAN UKURAN YANG SAMA, TETAPI JENIS LOGAM BERBEDA DILEKATKAN SEPERTI GAMBAR DI BERIKUT INI.

JIKA KOEFISIEN KONDUKSI TERMAL P ADALAH DUA KALI KOEFISIEN KONDUKSI TERMAL Q, MAKA SUHU PADA BIDANG BATAS P DAN Q ADALAH ....PENYELESAIAN:DIKETAHUI: TP = 90°

TQ = 0O

KQ = K

KP = 2K

DITANYAKAN: SUHU PADA BIDANG BATAS P DAN Q (TPQ)?

JAWAB:

AP=AQ DAN LP=LQ

MAKA PERSAMAAN DIATAS MENJADI:

JADI,SUHU PADA BIDANG BATAS P DAN Q (TPQ) ADALAH 60OC.

12.PADA KEADAAN NORMAL (T=0OC DAN P=1 ATM),4 GRAM GAS OKSIGEN O2 (BERAT MOLEKUL M=32) MEMILIKI VOLUME SEBESAR.....(DIMANA R=8314 J/KMOL K; 1 ATM=105 N/M2)\PENYELESAIAN:DIKETAHUI: T = 0°

P = 1 ATM =105 N/M2

MO2 = 4 GRAM = 4 X 10-3 KG

BM O2 = 32R =8314 J/KMOL K

DITANYAKAN: BERAPA V?JAWAB:

13. MASSA SEBUAH MOLEKUL NITROGEN ADALAH EMPAT BELAS KALI MASSA SEBUAH MOLEKUL HIDROGEN. DENGAN DEMIKIAN MOLEKUL-MOLEKUL NITROGEN PADA SUHU 294 K MEMPUNYAI LAJU RATA-RATA YANG SAMA DENGAN MOLEKUL-MOLEKUL HIDROGEN PADA SUHU.....PENYELESAIAN:

14..JIKA KONSTANTA BOLTZMAN K=1,38 X 10-23 J/K, MAKA ENERGI KINETIK SEBUAH ATOM GAS HELIUM PADA SUHU 27OC ADALAH...PENYELESAIAN:DIKETAHUI: T = 27°C = 300 K

K = 1,38 X 10-23 J/KDITANYAKAN: BERAPA EK?JAWAB:

15. GAS DALAM RUANG TERTUTUP BERSUHU 42OC DAN TEKANAN 7 ATM SERTA VOLUMENYA 8 L. APABILA GAS DIPANASI SAMPAI 87OC,TEKANAN NAIK SEBESAR 1 ATM,MAKA VOLUME GAS...PENYELESAIAN:DIKETAHUI: P1 = 7 ATM

P2 = 8 ATM

T1 = 42OC = 315 K

T2 = 87OC = 360 K

V1 = 8 L

DITANYAKAN: BERAPA V2?JAWAB:V2 DAPAT DIHITUNG DENGAN MENNGUNAKAN PERSAMAAN BOYLE-GAY LUSSAC

TERNYATA V2=V1= 8 L,JADI VOLUME GAS TETAP.

16. SUATU GAS VOLUMENYA 0,5 M3 PERLAHAN-LAHAN DIPANASKAN PADA TEKANAN TETAP HINGGA VOLUMENYA MENJADI 2 M3. JIKA USAHA LUAR GAS TERSEBUT 3 X 105 JOULE,MAKA TEKANAN GAS ADALAH...PENYELESAIAN:DIKETAHUI: V1 = 0,5 M3

V2 = 2 M3

W = 3 X 105 JOULEDITANYAKAN: BERAPA P?JAWAB:---

17. 1,5 M3 GAS HELIUM YANG BERSUHU 27OC DIPANASKAN SECARA ISOBARIK SAMPAI 87OC. JIKA TEKANAN GAS HELIUM 2 X 105 N/M2,GAS HELIUM MELAKUKAN USAHA LUAR SEBESAR....PENYELESAIAN:DIKETAHUI: V1 = 1,5 M3

T1 = 27OC = 300 K

T2 = 87OC = 360 KP = 2 X 105 N/M2

DITANYAKAN: BERAPA W?JAWAB: PROSES ISOBARIK

DIKETAHUI P= 2 X 105 N/M2,MAKA USAHA LUAR

18. SATU MOL GAS IDEAL MENEMPATI SUATU SILINDER BERPENGHISAP TANPA GESEKAN,MULA-MULA MEMPUNYAI SUHU T. GAS TERSEBUT KEMUDIAN DIPANASKAN PADA TEKANAN KONSTAN SEHINGGA VOLUMENYA MENJADI 4 KALI LEBIH BESAR. BILA R ADALAH TETAPAN GAS UNIVERSAL, MAKA BESARNYA USAHA YANG TELAH DILAKUKAN OLEH GAS UNTUK MENAIKKAN VOLUMENYA TADI ADALAH...PENYELESAIAN:DIKETAHUI: V1= V

V2 = 4 VN = 1 MOL ISOBAR

DITANYAKAN: BERAPA W?JAWAB:----

19. SEBUAH MESIN PENYERAP PANAS SEBESAR 2000 JOULE DARI SUATU RESERVOIR YANG SUHUNYA 500 K DAN MEMBUANGNYA SEBESAR 1200 JOULE PADA RESEVOIR YANG BERSUHU 250 K. EFISIENSI MESIN ITU ADALAH...PENYELESAIAN:DIKETAHUI: Q1= 2000 JOULE

Q2 = 1200 JOULEDITANYAKAN: BERAPA Η ?JAWAB:---

20.SEBUAH MESIN CARNOT MEMBANGKITKAN TENAGA 2000 JOULE DARI RESERVOIR BERTEMPERATURE 1200 K KE RESERVOIR 400 K,MAKA MESIN PADA SAAT ITU MENGHABISKAN ENERGI SEBESAR....PENYELESAIAN: