termodinamika B3

1. KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

1.1 Pendahuluan

Semua mahluk hidup melakukan pekerjaan.Tumbuh-tumbuhan melakukan

pekerjaan ketika mengangkat air dari akar ke cabang-cabang,hewan melakukan melakukan

pekerjaan ketika berenang ,merayap, dan terbang.Kerja juga terjadi ketika pemompaan

darah melalui pembuluh darah dalam tubuh dan pada pemompaan ion-ion melewati

dinding sel .Semua kerja ini diperoleh dari pengeluaran energy kimia yang disimpan dalam

makanan yang dikonsumsi oleh mahluk hidup.

Termodinamika berasal dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas)

dan dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan).Termodinamika adalah kajian

mengenai hubungan,panas, kerja, dan energy dan secara khusus perubahan panas menjadi

kerja.Hukum termodinamika pertama dan kedua dirumuskan pada abad ke-19 oleh para

ilmuan mengenai peningkatan efisiensi mesin uap.Bagaimanapun hokum ini merupakan

dasar seperti hokum fisika lainnya.Mereka membatasi efisiensi amuba atau ikan paus

seperti mereka membatasi efisiensi mobil atau tenaga nuklir tumbuhan.

1.2 Dasar-Dasar Termodinamika

Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi serta

perubahannya. Ada dua macam bentuk energi yang dipelajari dalam termodinamika yaitu

panas dan kerja. Panas merupakan salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari

suatu benda ke benda lain. Supaya panas dapat mengalir, harus ada suatu gaya dorong.

Gaya dorong ini adalah perbedaan temperatur antara tempat, tempat dimana panas diterima

dan dimana panas berasal. Sedangkan kerja didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya

(force) dan jarak pergerakan dari gaya tersebut.

1.3 Sistem Dan Lingkungan

Sistem termodinamika adalah bagian dari alam semesta yang kita tinjau. Biasanya

sistem adalah suatu batasan yang dipakai untuk menunjukkan suatu benda (benda kerja)

dalam suatu permukaan tertutup. Sistem tersebut dibatasi oleh batas (boundary).

Lingkungan adalah bagian daerah yang terdapat di sekitar sistem yang ditentukan. Batas

antara sistem dan lingkungan dapat berupa khayalan (imaginary) maupun berupa kenyataan

1 | T e r m o d i n a m i k a

sebenarnya (real). Misalnya : Udara dikompresi di dalam suatu silinder Sistem adalah

udara yang dikompresi dan permukaan tertutupnya adalah permukaan yang dibatasi oleh

silinder. Maka permukaan tertutup (batas) dalam hal ini adalah keadaan sebenarnya.

Sebungkal es terapung di atas air Sistem yang dimaksud adalah es, dan permukaan

tertutupnya berupa keadaan khayalan dimana es dianggap dikelilingi oleh suatu permukaan

tertutup. Es dan air masing-masing dengan temperatur 150F dan 1500F, dicampur dalam

suatu bak, tentukan temperatur akhir dari sistem. Sistem dalam hal ini adalah campuran es

dan air. Permukaan tertutup adalah permukaan yang dibatasi oleh bak, disini keadaannya

adalah sebenarnya. Sedangkan temperatur akhir dari sistem adalah temperatur dari

campuran es dan air

Ditinjau dari perpindahan energi dan massanya, sistem termodinamika dapat

dibedakan menjadi 3 macam:

1.3.1 Sistem tertutup (closed system) yaitu suatu sistem dimana hanya terjadi

perpindahan energi dari atau ke lingkungan. Sebagai contoh; suatu sistem dibatasi

oleh dinding silinder dan

1.3.2 dinding torak. Pada sistem ini hanya terjadi perpindahan energi dalam

bentuk kerja melalui torak

1.3.3 Sistem terbuka (open system) yaitu suatu sistem dimana selain terjadi

perpindahan energi juga terjadi perpindahan massa, dari atau ke lingkungannya.

Sebagai contoh; suatu turbin dengan fluida tertentu sebagai penggeraknya.


1.3.4 Sistem terisoler/diisolasi (isolated system) yaitu suatu sistem dimana antara

sistem dan lingkungannya tidak terjadi pertukaran/perpindahan energi maupun

massa. Sistem ini sama sekali tidak dipengaruhi oleh perubahan-perubahan

lingkungannya

1.4 Sifat-sifat Sistem

Keadaan sistem bisa diidentifikasi atau diterangkan dengan besaran yang bisa

diobservasi seperti volume, temperatur, tekanan, kerapatan dan sebagainya. Semua besaran

yang mengidentifikasi keadaan sistem disebut sifat-sifat sistem.

1.4.1 Klasifikasi Sifat-sifat Sistem

Sifat-sifat termodinamika bisa dibagi atas dua kelompok umum:

1. Sifat ekstensif, dan 2. Sifat intensif.

1.4.1.1 Sifat ekstensif

Besaran sifat dari sistem dibagi ke dalam beberapa bagian. Sifat sistem, yang harga

untuk keseluruhan sistem merupakan jumlah dari harga komponen-komponen individu

sistem tersebut, disebut sifat ekstensif. Contohnya, volume total, massa total, dan energi

total sistem adalah sifat-sifat ekstensif.

1.4.1.2 Sifat intensif

Perhatikan bahwa temperatur sistem bukanlah jumlah dari temperatur-temperatur

bagian sistem. Begitu juga dengan tekanan dan kerapatan sistem. Sifat-sifat seperti

temperatur, tekanan dan kerapatan ini disebut sifat intensif.


1.5 Kesetimbangan Termal

Misalkan dua benda yang berasal dari material yang sama atau berbeda, yang satu

panas, dan lainnya dingin. Ketika benda ini ditemukan, benda yang panas menjadi lebih

dingin dan benda yang dingin menjadi lebih panas. Jika kedua benda ini dibiarkan

bersinggungan untuk beberapa lama, akan tercapai keadaan dimana tidak ada perubahan

yang bisa diamati terhadap sifat-sifat kedua benda tersebut. Keadaan ini disebut keadaan

kesetimbangan termal, dan kedua benda akan mempunyai temperatur yang sama.

1.6 Bentuk-bentuk energi

Telah disampaikan sebelumnya bahwa energi dapat terwujud dalam berbagai

bentuk, yaitu energi kimia, energi panas, energi mekanis, energi listrik, energi nuklir,

energi gelombang elektromagnetik, energi gaya magnit, dan lain-lain. Suatu media

pembawa energi dapat mengandung berbagai bentuk energi tersebut sekaligus, dan jumlah

energinya disebut energi total (E). Dalam analisis thermodinamika sering digunakan energi

total setiap satuan masa media (m), yang disebut sebagai energi per-satuan masa (e) yaitu,

Berbagai bentuk energi diatas dapat pula dikelompokkan menjadi dua bentuk, yaitu

energi makroskopik dan energi mikroskopik. Energi makroskopik adalah keberadaan

energi ditandai dari posisinya terhadap lingkungannya atau terhadap suatu referensi yang

ditentukan. Contoh bentuk energi makroskopik adalah energi kinetik (KE) dan energi

potensial (PE). Keberadaan energi mikroskopik ditentukan oleh struktur internal dari= zat

pembawa energi sendiri dan tidak tergantung kepada lingkungannnya, yaitu struktur dan

gerakan molekul zat tersebut. Energi mikroskopik ini disebut sebagai energi internal (U).

Energi makroskopik berhubungan dengan gerakan masa pembawa energi, dan

pengaruh luar seperti gaya gravitasi, pengaruh energi listrik, sifat magnit, dan tegangan

pemukaan fluida. Energi kinetis KE adalah energi yang disebabkan oleh gerakan relatif

terhadap suatu referensi, dan besarnya adalah:

atau dalam bentuk energi per-satuan masa:

dengan, m = satuan masa media pembawa energi

V = satuan kecepatan gerakan masa.


Energi potensial adalah energi yang disebabkan oleh posisi elevasinya dalam medan

gravitasi, dan besarnya adalah:

PE = m g z

Atau dalam bentuk energi per-satuan masa,

pe = g z

dengan, g = gaya gravitasi

z = posisi elevasi terhadap suatu referensi.

Energi internal meliputi semua jenis energi mikroskopik, yaitu akibat dari struktur

dan aktivitas molekul dalam masa yang ditinjau. Struktur molekul adalah jarak antar

molekul dan besar gaya tarik antar molekul, sedang aktivitas molekul adalah kecepatan

gerak molekul. Energi laten adalah energi yang merubah jarak dan gaya tarik antar

molekul, sehingga masa berubah fase antara fase padat atau cair menjadi gas. Energi

sensibel merubah kecepatan gerak molekul, yang ditandai oleh perubahan temperatur dari

masa yang ditinjau. Energi kimia adalah energi internal sebagai akibat dari komposisi

kimia sua tu zat, yang merupakan energi yang mengikat atom dalam molekul zat tersebut.

Perubahan struktur atom menyebabkan perubahan energi pengikat atom dalam molekul,

sehingga reaksinya dapat melepaskan energi (eksothermis) misalnya dalam reaksi

pembakaran, atau memerlukan energi (indothermis). Bentuk energi internal lainnya adalah

energi nuklir, yang merupakan energi ikatan antara atom dengan intinya.

Dalam bahasan thermodinamika efek dari jenis energi makroskopik lain yaitu

energi magetik, dan tegangan permukaan fluida dapat diabaikan, sehingga energi total E

dari masa pembawa energi tersebut adalah:

E = U + KE + PE = U + + mgz

atau dalam bentuk energi per-satuan masa,

e = u +ke +pe = u + + gz

Dalam aplikasi bidang teknik masa atau sistem thermodinamika yang ditinjau biasanya

tidak bergerak selama proses berlangsung, sehingga perubahan energi potensial dan energi

kinetisnya sama dengan nol.


1.7 Karakteristik

Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut propertydari sistem, seperti

tekanan P, temperatur T, volume V, masa m, viskositas, konduksi panas, dan lain-lain.

Selain itu ada juga property yangdisefinisikan dari property yang lainnya seperti, berat

jenis, volume spesifik, panas jenis, dan lain-lain. Suatu sistem dapat berada pada suatu

kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis property sistem tersebut dapat

diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai

keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai property yang tetap.

Apabila property nya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami

perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem

dalam keadaan seimbang (equilibrium). Perubahan sistem thermodinamika dari keadaan

seimbang satu menjadi keadaan seimbang lain disebut proses, dan rangkaian keadaan

diantara keadaan awal dan akhir disebut linasan proses

1.8 Sistem satuan, tekanan, dan temperatur.

1.8.1 Sistem Satuan.

Suatu sistem satuan adalah sistem besarn atau unit untuk mengkuantifikasikan

dimensi dari suatu property. Sistem satuan yang sekarang dipergunakan di seluruh dunia,

termasuk Indonesia, adalah Sistem SI (Sistem Internasional. Sistem ini menggantikan 2

sistem yang dipergunakan sebelumnya, yaitu sistem British dan sistem Metris. Dalam

sistem SI ada 7 macam dimensi dasar, yaitu panjang (m), massa (kg), waktu (detik),

temperatur (K), arus listrik (A), satuan sinar (candela-c), dan satuan molekul (mol). Satuan

gaya merupakan kombinasi dari masa dan percepatan, dan mempunyai besaran N

(Newton), yang didefinisikan menurut Hukum Newton,

F = m a


Dan 1 N adalah gaya yang diperlukan untuk memberikan percepatan sebesar 1 m/det2 pada

suatu masa sebesar 1 kg sehingga.

1 N = 1 kg. m/det2

Ukuran berat (W) adalah gaya yang ditimbulkan oleh masa m kg, dengan percepatan

sebesar medan gravitasi yang terjadi (g), sebagai berikut.

W = m g

Satuan W adalah Newton, sedang besar gravitasi di bumi adalah 9,807 m/det2 di

permukaan laut dan semakin kecil dengan bertambahnya elevasi. Kerja yang merupakan

salah satu bentuk energi, adalah gaya kali jarak dengan satuan N.m, dan disebut pula J

(Joule) yaitu,

1 J = 1 N.m

Satuan Joule juga digunakan dalam dimensi energi panas, dan biasanya ukurannya dalam

kJ (kilojoule) atau MJ (Mega Joule).

1.8.2 Tekanan

Tekanan merupakan salah satu property yang terpenting dalam thermodinamika,

dan didefinisikan sebagai gaya tekan suatu fluida (cair atau gas) pada satu satuan unit luas

area. Istilah tekanan pada benda padat disebut tegangan (stress). Satuan tekanan adalah Pa

(Pascal), yang didefinisikan sebagai, 1 Pa = 1 N/m2 Karena satuan Pascal terlalu kecil,

maka dalam analisis thermodinamika

seringdigunakan satua kilopascal (1 kPa = 103 Pa), atau megapascal (1 MPa = 106 Pa).

Satuan tekanan yang cukup dikenal adalah satuan bar (barometric), atau atm (standard

atmosphere), sebagai berikut.

1 bar = 105 Pa = 0,1 Mpa = 100kPa

1 atm = 101. 325 Pa = 101,325 kPa = 1, 01325 bar

Pengukuran tekanan dengan menggunakan referensi tekanan nol absolut disebut

tekanan absolut (ata), sedang tekanan manometer (ato) adalah tekanan relatif terhadap

tekanan atmosfir. Tekanan vakum adalah tekanan dibawah 1 atm, yaitu perbedaan antara

tekanan atmosfir dengan tekanan absolut

Alat pengukur tekanan diatas atmosfir adalah manometer, alat pengukur tekanan

vakum disebut manometer vakum, sedang alat pengukur tekanan atmosfir disebut


barometer. Terdapat banyak jenis metode pengukuran tekanan seperti pipa U, manometer

pegas, atau transduser elektronik.

1.8.3 Temperatur

Ukuran temperatur berfungsi untuk mengindikasikan adanya energi panas pada

suatu benda padat, cair, atau gas. Metodenya biasanya menggunakan perubahan salah

satu property suatu material karena panas, seperti pemuaian, dan sifat listrik. Prinsip

pengukurannya adalah apabila suatu alat ukur ditempelkan pada benda yang akan diukur

temperaturnya, maka akan terjadi perpindahan panas ke alat ukur sampai terjadi keadaan

seimbang. Dengan demikian temperatur yang terterapada alat ukur adalah sama dengan

temperatur pada benda yang diukur temperaturnya. Prinsip tersebut menghasilkan Hukum

Thermodinamika Zeroth (Zeroth Law of Thermodynamics), yaitu apabila dua benda dalam

keadaan seimbang thermal dengan benda ketiga maka dua benda tersebut juga dalam

keadaan seimbang thermal walaupuntidak saling bersentuhan.

Dalam sistem SI satuan temperatur adalah Kelvin (K) tanpa derajad. Skala dari

ukuran temperatur dalam derajad Celcius adalah sama dengan skala ukuran Kelvin, tetapi

titik nol oC sama dengan 273,15 K. Titik nol oC adalah kondisi es mencair pada keadaan

standard atmosfir, sedang kondisi 0 K adalah kondisi nol mutlak dimana semua gerakan

yang menghasilkan energi pada semua materi berhenti. Dalam analisis thermodinamika,

apabila yang dimaksudkan adalah ukuran temperatur maka yang digunakan adalah ukuran

dalam K, sedang apabila analisis berhubungan dengan perbedaan temperatur maka baik

ukuran oC maupun K dapat digunakan.

2. HUKUM TERMODINAMIKA

Berikut ini ada tiga hukum termodinamika yang penting untuk diketahui:

1. Hukum termodinamika ke-nol;

2. Hukum termodinamika kesatu dan


3. Hukum termodinamika kedua.

2.1 Hukum Pertama Termodinamika

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan

perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan

total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang

dilakukan terhadap sistem. Hukum pertama termodinamika adalah

konservasi energi.Secara singkat, hukum tersebut menyatakan bahwa energi

tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah

dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya.Untuk tujuan termodinamik, perlu

lebih spesifik dan menguraikan hukum tersebut secara lebih

kuantitatif.Termodinamika memperhitungkan hubungan antara system S.

Lingkungan adalah segala sesuatu yang ada di luar system yang dapat

mempengaruhi system, dimana pada banyak kasus termasuk pada sekeliling

system.Sistem dan lingkungan merupakan

semesta U.

Energi sestem (Es) adalah jumlah energi kinetik molekul-molekul

system ( energi termal) dan energi potensial atom-atom dalam molekul (energi

kimia).Energi Es bergantung pada keadaan system,berubah ketika keadaan

berubah. Jika sumber panas adalah bagian dari lingkungan, energi Eε lingkungan

juga berubah.Hukum pertama termodinamika mengatakan bahwa energi Eu

semesta

Eu = Es + Eε

Tidak berubah.Ini berarti, jika Es dan Eε adalah energi sistem dan

lingkungan ketika sistem berada pada satu keadaan dan E’s dan E’ε adalah

energi ketika sistem berada pada keadaan lain, maka


E’s + E’ε = Es + Eε atau (E’s – Es ) + ( E’ε - E ε )

Seperti sebelumnya, delta digunakan sebagai awalan yang berati

“perbedaan dalam“ atau perubahan dari“.Secara spesifik ∆ES adalah energi

dari keadaan akhir system dikurangi energi dari keadaan awal

∆ES = E’S – ES

Dan ∆ES adalah energi akhir lingkungan dikurangi energi awal

∆Eε = E’ε Eε

Hubungan simbol-simbol persamaan dapat dituliskan

∆ES + ∆Eε = 0 atau

∆ES = - ∆Eε hukum pertama

Ini adalah ungkapan matematika yang sesuai untuk hukum pertama

termodinamika.Persamaan tersebut digunakan untuk menghitung perubahan

energi sistem jika perubahan energi lingkungan diketahui, dan serbaliknya.

2.2 Hukum kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini

menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi

cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati

nilai maksimumnya.

Sebuah benda dengan massa m dilepaskan dari ketinggian h secara

spontan jatuh ke tanah, kemudian diam.Pada situasi ini energi semesta adalah

jumlah energi termal benda, energi termal tanah dan energi mekanik

benda.Sebelum dilepaskan, benda mempunyai energi mekanik yang sama

dengan energi potensialnya U = mgh, dan setelah benda tersebut diam di

tanah, energi mekaniknya nol.Pada proses ini, dengan gemikian energi mekanik

semesta berkurang dari mgh menjadi nol.Jika energi total semesta tidak


berubah (hukum pertama termodinamika), energi termal semesta dapat

meningkat dengan mgh.Peningkatan energi termal menunjukan peningkatan yang

kecil pada temperatur benda dan tanah.

Sebagaimana diketahui dari pengalaman sehari-hari bahwa suatu benda

yang awalnya diam di tanah tidak akan pernah secara spontan meloncat ke

udara.Hal tersebut tidak mungkin terjadi karena melanggar hukum pertama.Jika

sebuah benda meloncat ke udara, akan terjadi peningkatan energi mekanik

semesta.Hal ini tidak akan melanggar hukum pertama, bagaimanapun jika terdapat

hubungan penurunan energi termal semesta.Hukum pertama tidak menjelaskan

mengapa benda tidak pernah meloncat ke udara secara spontan.

Proses benda meloncat ke udara secara spontan adalah kebalikan dari proses

benda jatuh ke tanah secara spontan.Satu proses terjadi dengan mudah.

Sedangkan proses kebalikannya tidak akan pernah terjadi sama sekali.Banyak

proses irreversibel yang lain yang dapat terjadi hanya dalam satu arah.Sebagai contoh,

ketika benda yang dingin dan benda panas bersentuhan, kalor selalu mengalir dari

benda panas kebenda yang dingin, dan tidak pernah dari benda dingin ke benda yang

panas.Akibatnya suhu benda yang panas menurun, sedangkan suhu benda yang dingin

meningkat.Jika proses kebalikan yang terjadi, benda yang dingin akan menjadi lebih

dingin sedangkan benda yang panas akan lebih panas.Contoh lain, tinta

diteteskan kedalam segelas air, menyebar hingga tinta tersebut dalam air.proses

kebalikannya, dimana campuran air dan tinta secara spontan memisah menjadi air

murni dan tinta murni, tidak akan pernah terjadi

Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua

menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor

yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas

yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha

mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor

memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah

reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang

kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena


kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat

mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya.

Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin.

Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor.

2.3 Hukum ketiga Termodinamika

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.

2.4 Kalorimetri

Kalor yang diserap selama perubahan di ukur dalam kalorimeter, sebuah bejana

air yang besar mengelilingi wadah yang lebih kecil .Bagian luar bejana disekat

secara termal untuk mencegah kalor masuk atau keluar selama perubahan

terjadi.Wadah yang terbuat dari tembaga atau bahan yang dapat menghantarkan

panas, untuk memastikan terjadi pertukaran panas antara air dan wadah.Wadah

melingkupi sistem untuk di ukur, dan air yang mengelilingi, wadah adalah

lingkungan.

2.5 Kalor jenis (kalor

spesifik)

Ketika kalor ditambahkan pada sistem, suhu sistem

meningkat.Untuk memberikan sejumlah kalor, suhu berubah ∆T bergantung

pada tekanan atau volume sistem yang dijaga konstan selama proses.Pada

perubahan Isokhorik (volume konstan), perubahan suhu dihubungkan dengan

kalor yang siserap.


Q = Cv .∆T Isokhorik .....11.6a

Dimana Cv adalah kapasitas kalor sistem pada volume konstan.Kalor jenis Cv

suatu zat adalah kapasitas kalor dibagi oleh massa zat :

Cv = Cv/m.........................11.6b

Kalor jenis adalah sifat khas suatu zat.Hal tersebut bergantung pada suhu,

tetapi suhu yang sangat kecil dapat dianggap konstan.Jika tidak ada kerja yang

terjadi ketika ∆V =

0, kalu Q yang di serap sama dengan perubahn energi.Gabungan persamaan

11.6a dan 11.6b, diperoleh :

∆ES = Q = mCv .∆T

Kebanyakan perubahan bilogi terjadi pada tekanan tetap (konstan) daripada

volume tetap, pada perubahan isobari ( tekanan konstan), perubahan suhu

dihubungkan dengan kalor yang diserap

Q = mCp.∆T Isobarik.........................................11.7

Dimana Cp adalah kalor jenis pada tekanan konstan.ini adalah kalor jenis yang

banyak digunakan secara umum.Tabel 11.1 memberikan nilai Cp untuk beberapa

Zat.Satuannya adalah Kcal /kg°C atau J/kg°c

Dari persamaan 11.4 , 11.5 dan 11.7 perubahan energi dalam perubahan

Isobarik menjadi,

∆ES = Q –W


= m.Cp.∆T – P.∆V

Jika cairan atau padatan di panaskan pada tekanan konstan, hanya

terjadi peningkatan kecil pada volume, jadi hubungan P∆V sangat kecil

pada persamaan

11.8.Akibatnya terdapat perbedaab yang kecil antara perubahan volume konstan

dan


tekanan konstan untuk cairan atau padatan, dan Cv sama dengan Cp untuk

semua tujuan praktis.Gas, disisi lain dianggap mengalami ekspansi ketika di

panaskan, dengan demikian 1,0 dan 16,7 bergantung pada gas.Di bawah ini

merupakan tabel beberapa kalor jenis pada tekanan 1 atm.

Subtance T (˚C) T(Kcal/

Kg˚C)

T(J/Kg˚C)

Gass

Air 100 0,240 1000

Carbon dioksida 15 0,199 833

Oksigen 15 0,218 913

Nitogen 15 0,248 1040

Air 100 0,482 2020

Liquid

Ethanol 25 0,581 2430

Merkuri 20 0,0332 139

Air 0 1,0074 4218,1

Solid

Alumunium 20 0,214 899

Brass 20 0,0917 384

Copper 20 0,0921 386

Glass,crown 20 0,161 674

Flint 20 0,117 490

Granite 20 0,192 804

Human body 37 0,83 3500

Iron 20 0,115 481


air 0 0,492 2060

Kayu 20 0,42 1760


2.6 Entalpi

Entalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah

energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang

digunakan untuk

melakukan kerja. Secara matematis, entalpi dapat dirumuskan sebagai berikut:

di mana:

H = entalpi sistem (joule)

U = energi internal (joule)

P = tekanan dari sistem (Pa)

V = volume sistem (m2)

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda

yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya.

Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat

panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap

maupun dilepaskan oleh suatu benda.

Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli

kimia perancis yang bernama Antonnie laurent lavoiser (1743 - 1794). Kalor


memiliki satuan Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah

panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air naik 1 derajat celcius.

3. APLIKASI TERMODINAMIKA DALAM BIOLOGI

3.1 Pengaturan Suhu Tubuh

Pengaturan temperatur adalah suatu pengaturan secara kompleks dari

suatu proses fisiologisdi mana terjadi kesetimbangan antara produksi panas

dan kehilangan panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan.

Burung atau mamalia secara fisiologis digolongkan dalam worm Blooded

atau homotermal.Organisme homotermal ini secara umum dapat dikatakan

temperatur tubuh tetap konstan walaupun suhu lingkungan berubah.Hal ini

terjadi karena ada interaksi berantai antara pembentukan panas dan

kehilangan panas.Kedua proses ini dalam keadaan tertentu aktifitasnya diatur

oleh susunan syaraf pusat yang mana mengatur metabolisme, sirkulasi (peredaran

darah),perspirasi (penguapan) dan pekerjaan otot-otot skeletal.sebagai contoh

kontraksi otot banyak menghasilkan panas,rumusnya dapat di tulis:

K= W/H

Dimana K=Efisiensi

H =Energi total (dalam kalori) pada waktu kerja

W = Usaha dinyatakan dalam KgM

Temperatur 37˚C diterima sebagai temperatur normal tubuh manusia.Untuk

mengukur rata-rata temperatur badan dan kulit terdapat banyak kesukaran.Berikut

keterangan suhu tubuh dalam anggota badan manusia.


Dengan mengetahui termperatur kulit rata-0rata kita dapat menentkan

temperatur tubuhnya ini bertdasarkan hasil percobaan temperatur basal nikel dan

dubur pada keadaan temperatur lingkungan oleh

DuBoir.N.Y.aced.Mned,1939,75:143-173.yaitu dengan cara : Mean Body

temperatur = (0,69 x temperatur kulit rata-rata ).

Kuantitas suhu tubuh ini berkaitan dengan panas yang tertampung di

dalam tubuh manusia (heat stronge).Untuk menghitung banyaknya panas yang

tertampung dalam tubuh manusia.yaitu engan cara harus menghitung perubahan

temperatur tubuh rata-rata dikalikan dengan panas spesifik dan mas badan maka

diperoleh persamaan:

Heat stronge =temperatur shange x spesifik heat x massa


PENUTUP

Termodinamika merupakan ilmu yang mengkaji berbagai bentuk energi danhubungannya satu

dengan yang lain. bersifat mendasar untuk semua ilmu. Ruanglingkup termodinamika kimia ialah

hubungan antara berbagai energi jenis tertentudengan sistem kimia. Hukum pertama termodinamika adalah

suatu pernyataan hukumpelestarian energi. Energi total suatu sistem adalah energi dalamnya yang

merupakansuatu fungsi keadaan. Suatu perubahan energi dalam, ∆ U , dilaksanakan dengantransfer kalor

ataupun perlakuan kerja.Termokimia menangani pengukuran dan penafsiran perubahan kalor

yangmenyertai proses kimia. Kebanyakan pengukuran semacam itu dilakukan dengan sebuah kalorimeter.

Kespontanan suatu reaksi kimia tertentu dapat terjadi tidak hanya bergantungpada perubahan entalpi, ∆ H

,tetapi juga pada temperatur dan perubahan entropi, ∆ S ,yang mengukur perubahan dalam derajat

ketidakteraturan suatu sistem. Entropicenderung mencapai harga maksimum yang dimungkinkan oleh

besarnya energidalam sistem. Hal ini diungkapkan dalam hukum kedua termodinamika. Pada 0 K(suhu

mutlak) nilai entropi pada semua zat nyata adalah nol, dan ini merupakanhukum ketiga termodinamika.


DAFTAR PUSTAKA

- Zemansky, Mark W,1982. Kalor dan Termodinamika.Penerbit ITB: Bandung

- Saad,Michel A, 2000, Termodinamika Prinsip dan Aplikasi. PABELA: Surakarta

- Bueche, Frederick J. 1992. Fisika teori dan soal-soal. Penerbit Erlangga: Jakarta.

- http: // hukum-hukum termodinamika.html (www.google.com)

- http:// persamaan keadaan.htm (www.google.com)

- http: //temodinamika « All About Fisika.htm (www.google.com)

- Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I Universitas Darma Persada – Jakarta. 10


termodinamika B3

Documents

Transcript of termodinamika B3