Hj. Sri Mulyani, Ir,MS

*

PENDAHULUANTermodinamika adalah ilmu pengetahuan

yg berhubungan dengan perubahan energi dari bentuk yg satu ke bentuk yg lain, dan akibat yang ditimbulkannya.Contoh Aplikasi Termodinamika :

Penentuan kebutuhan Daya, Panas dan PendinginPenentuan komposisi dan kondisi kesetimbangan

3. Perhitungan Effisiensi Alat Pemisah,Pembangkit daya, Transfer Panas dll.

Ilmu-ilmu Penunjang TermodinamikaKimia Umum/DasarFisika Dasar & ModernKimia FisikaMatematika/Kalkulus

SISTEM DAN LINGKUNGANAnalisis Termodinamika biasanya dikenakan pada suatu sistem.

Sistem : Bagian dari Alam dimana proses yg ditinjau berlangsung. Lingkungan : Bagian Alam diluar sistem, yg masih ada hubungan transfer panas dengan sistem.

Contoh: Sistem adalah RATB (material dlm RATB) Lingkungan adalah STEAM

Kecerdikan dalam memilih sistem akan mempermudah analisa selanjutnya.

Sistem : RATB (material dalam RATB)Lingkungan : steam

Bila pertanyaannya adalah U4, mungkin kita dapat mengambil seluruh kotak sbg sistem dari pada hrs menghitung satu persatu.Transfer energi antara sistem-lingkungan berupa panas dan atau kerja.

PROSES REVERSIBLE DAN IRREVERSIBLEProses Reversible : suatu proses dmn keadaan

mula dari sistem dapat dikembalikan, tanpa merubah keadaan dari sistem lain (keliling). Kata lain : jika proses tsb dapat berjalan dgn tdk adanya gaya pendorong.Contoh : pada peristiwa transfer panas T1 > T2 T = beda suhu,gaya pendorong

P1 P2 P = beda tekanan, gaya pendorong

Proses Irreversible : proses dmn keadaan mula dari sistem tdk dapat dikembalikan tanpa merubah keadaan dr sistem lain (keliling). Di Alam, proses reversible boleh dikata tdk ada, jadi hanya ada dalam teori, sedangkan yg paling banyak adalah proses yg irreversible.Contoh : Kead (2) : supaya torak kembali ke kead (1), beban perlu diangkat.

12

BESARAN DAN SATUANDlm perhitungan-2 bidang teknik, tidak lepas dr penggunaan satuan.

1. DIMENSI : Besaran primer dan merupakan dasar pengukuran besaran lain.Besaran primer : massa (m), waktu (t), suhu (T), panjang (L) dll.Besaran sekunder : volume = (panjang)3= m3 = (meter)3 kecepatan =(panjang)/(waktu) =L/t= m/det rapatan =(massa)/(volume)= m/V =Kg/m3

2. SATUAN : Sesuatu yg digunakan utk menyata kan ukuran besaran.

Panjang : meter, feet, mil, dllMassa : gram, pound (lb), dllWaktu : menit, detik, dll.

Operasi penjumlahan atau pengurangan hanya dpt dilakukan terhadap besaran dgn dimensi dan satuan yg sama.

3. Sistem Satuan

Sistem Internasional (SI) : digunakan scr internasional dlm bidang ilmu pengetahuan. Misal : panjang, massa, waktu: m, Kg, detik Sistem American Engineering (A.E) : digunakan dlm bidang teknik di negara-2 yg menggunakan bhs Inggris. Misal : panjang, massa, waktu : ft, lbm, second.

Kegunaan SatuanBesaraan-2 dr jenis yg berlainan dpt digabungkan dgn perkalian dan pembagian.Satuan-2 disamping bilangan-2 hrs mematuhi hukum-2 aljabar tentang pangkat, penghapusan dsb.Contoh : 1. 6 l + 2 l = 8 l

2. 5 cm x 2 cm2 = 10 cm 3 3. 3 ft3 x 200 lb/ft3 = 600 lb 4. 2 s x 3 ft/s2 = 6 ft/s 5. 15 g/( 3 g/cm3) = 5 cm 3

KONVERSI (PENGUBAHAN) berbagai satuan panjang,vol, massa1 inci = 2,54 cm = 0,0254 m =25,4 mm 1 feet = 12 in =30,48 cm, 0,3048 m1 liter = 1 dm3 = 10-3 m 31 yard = 3 ft =91,44 cm = 914,4 mm = 0,9144 m1 pon = 0,4536 kg = 453,6 g1 mil = 5280 ft1 ons = 1/16 lb = 28,35 g =0,02835 kg1 metrik ton = 1000 kg

KONVERSI SATUAN(1mil)/(5280 ft)= 1 , (1 lb)/(0,4536 kg)= 1, (1ft)/(12in)=1

FORCE ( GAYA) Hkm Newton II : F = K. m.a F = gaya K = konstanta kesetimbangan yg hrs ditentukan utk masing-2 satuan. = 1/gc m = massa a = percepatan

LanjutanBila gaya dlm lbf, F = 1/gc. m . a

1 lbf = 1/gc. 1 (lbm). 32,174 ft/det2 gc = 32,174 ( lbm.ft )/(lbf.det2) = percepatan gravitasi standar Cheking satuan: lbf = (lbf.det2)/(lbm.ft). Lbm. Ft/det2 = lbf

1lbf equivalent dgn 4,4482216 N

SUHU (TEMPERATUR)Suhu ialah suatu dimensi bebas (independent) yg tdk

dpt didefinisikan dgn massa, panjang dan waktu Satuan S.I. Untuk suhu ialah Kelvin (K)

:Empat skala suhu yg umum dipakai : Celsius ( centrigate) : oC Fahrenheit : oF Kelvin : oK Rankine : oR

Lanjutan

SKALASUHU NOL MUTLAKTITIK BEKU NORMAK AIRTITIK DIDIH NORMAL AIR KELVIN O oK 273,15 oK 373,15 oKCELSIUS- 273,15 oC OoC 100 oCRANKINE OoR 491,67 oR 671,67 oRFAHRENHEIT- 459,67 oF 32 oF 212 oF

Hubungan antar suhu dlm skala : TC, TK, TR, T FTC = 5/9 (T F - 32 )TF = 9/5 TC + 32 TK = TC + 273,15 TR = TF + 459,67 TR = 1,8 TK

Hubungan selisih suhu TC = TK TC (1,8) = TF TF = TR TK (1,8) = TR

VOLUME (V)Kuantita yg merupakan hasil kali 3 jarak

( 3 satuan panjang )

V = cm x cm x cm = cm3

Volume spesifik : volume per unit massa cm3/g , cuft/lb volume per unit mol cm3/gmol , cuft/lbmol

TEKANAN (P)Tekanan didifinisi sebagai gaya per satuan luas

P = F/A lbf/in2 = psi

1 atm = 14,7 psi = 29,92 in Hg = 760 mmHg = 1,01325 Bar1 Bar = 105 Pa = 100 Kpa1 Torr (Toricelli) = 1 mmHg

LanjutanTekanan yg dinyatakan dlm tinggi kolom suatu cairan

dpt dgn mudah dihitung tingginya dgn cairan lain.

P = . g.h 1.g.h1 = 2.g.h2 h1/h2 = 2/1

Tekanan absolut = Tekanan gauge + tekanan barometer

KERJAKerja = gaya x jarak

dW = F dlDari konvensi, jika arah piston sama dgn arah gaya tandanya positif, sedangkan jika arah piston berlawanan dgn arah gaya diberi tanda negatif. dW = - P. A. d( V`)/A dW = - P dV` v2 W = - P dV` v1

SATUAN PANASJumlah panas umumnya diberikan dlm British Termal Unit (BTU)1 BTU = jumlah panas yg diperlukan utk menaikkan

suhu 1oF sebanyak 1 lb air 1 cal = jumlah panas yg diperlukan utk menaikkan suhu 1oC sebanyak 1 gram air 1 BTU = 252 CalKonversi antara panas dan kerja 1 BTU = 778 ft lbf

ENTHALPY (H)Dinyatakan dlm persamaan :

H = E + PV H = enthalpy E = internal energy P = tekanan absolut sistem V = volume sistemH merupakan unit energi, biasanya dinyatakan dlm ft lbf, Btu, Cal .Dlm bentuk defferensial : dH = dE + d(PV) = dE + VdP + PdV

ENTERNAL ENERGY (E)Suatu benda memiliki jumlah energi tertentu yg disebabkan oleh gerak molekul, bentuk struktur kimia.

Energi yg disimpan oleh benda disebut Internal Energy. Utk mengetahui semua energi dr suatu benda tdk mungkin, yg dpt diketahui ialah perubahan internal energinya (E). Ini yg penting dlm termodinamika.

KINETIC ENERGYdW = m.a. dl

Jika a = du/dt dW = m (du/dt) dl = m (dl/dt) du Jika velocity, u = dl/dt dW = mu du u2W = m udu = m ( u22/2 u12/2) u1 = mu22/2 mu12/2 =(mu2/2)Ek = mu2Ek = mu2/2gc =[(lbm)(ft2)(s)-2]/[(lbm)(ft)(lbf)-1(s)-2 = ft lbf

POTENSIAL ENERGYF = m a = m gW = F (z2 z1) = mg (z2 z1)W = mz2g - mz1g = (mzg)W = Ep = (mzg)

Ep = mzg/gc

*