Mugi Pinanggih MU (13)Prabandanu Raharja (17)Sela Tri Parwati (23)Septian Rizaldi (25)

TERMODINAMIKA

TERMODINAMIKA• Termodinamika adalah satu cabang fisika teoritik yang berkaitan dengan hukum-hukum pergerakan panas, dan perubahan dari panas menjadi bentuk-bentuk energi yang lain. Istilah termodinamika diturunkan dari bahasa yunani Therme (panas) dan dynamis (gaya).

• Bahasa Yunani: thermos = 'panas' dan dynamic = 'perubahan'

• Ada tiga jenis sistem termodinamika berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan, antara lain sistem terbuka, sistem tertutup, dan sistem terisolasi.

Hukum Pertama Termodinamika

• Hukum termodinamika pertama kali dikemukakan oleh James Prescoot Joule(1818-1889).

• Hukum pertama dapat dinyatakan secara sederhana ;selama interaksi antara sistem dan lingkungan, jumlah energi yang diperoleh sistem harus sama dengan energi yang dilepaskan oleh lingkungan. Enegi dapat melintasi batas dari suatu sistem tertutup dalam dua bentuk yang berbeda : panas (heat) dan kerja (work).

Hukum pertama termodinamika

• Hukum pertama termodinamika merupakan bentuk lain dari hukum kekekalan energi (konservasi energi)yang diaplikasikan pada perubahan energi dalam yang dialami oleh suatu sistem.

• Sistem adalah suatu bagian terpisah yang menjadi pusat perhatian kita untuk dianalisis.

• Lingkungan adalah sesuatu diluar sistem yang dapat mempengaruhi sistem secara langsung.

• Batas antara sistem dengan lingkungannya disebut batas sistem (boundary).

Hukum Pertama Termodinamika

Usaha dan Kalor

• Usaha yang dilakukan oleh sistem adalah ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya.

• Energi mekanik (kinetik maupun potensial) sistem adalah energi yang dimiliki sistem akibat dari gerak dan juga koordinat kedudukannya.

Usaha dan Kalor

• Kalor merupakan enrgi yang berpindah akibat perbedaan suhu antara sistem dan lingkungan.

• Sistem dapat melepaskan kalor ke lingkungan dan sebaliknya, lingkungan dapat pula memberikan kalor kepada sistem.

Formulasi Usaha• Proses yang terjadi dalam tekanan tetap disebut proses isobarik.

• Usaha dapat dihitung :

Gaya F ditimbulkan oleh tekanan gas p yang bekerja pada bagian bawah pengisap, yang besarnya F = p A , sehingga

Karena A s sama dengan perubahan volum, V , maka

• Dalam persamaan tersebut, usaha akan bertanda positif jika sistem melakukan usaha pada lingkungan (V2 > V1) . Dan sebaliknya, usaha akan bertanda negatif jika lingkungan melakukan usaha pada sistem (V2 < V1) .

• Apabila tekanan gas berubah, maka usaha W harus dihitung dengan cara integral(sama dengan luas dibawah grafik P-V ). Secara umum, usaha dihitung dengan persamaan:

• Usaha yang dilakukan oleh sistem gas yang menjalani suatu proses siklus, sama dengan luas daerah yang dimuat oleh siklus tersebut

Formulasi Kalor

• Kalor yang diserap oleh sistem gas dapat dihitung dari:

dengan c adalah kalor jenis gas , C adalah kapasitas kalor gas

Formulasi Kalor

Energi Dalam• Setiap zat dalam sistem terdiri dari atom - atom atau molekul – molekul yang bergerak terus menerus. Dari gerakan – gerakan tersebut, zat memiliki energi kinetik.

• Antara molekul – molekul zat juga terdapat gaya yang disebut gaya antarmolekul. Karena gaya antarmolekul inilah molekul memiliki energi potensial.

• Jumlah energi kinetik dan potensial yang berhubungan dengan atom – atom atau molekul – molekul zat disebut dengan energi dalam.

• Untuk gas ideal, gaya antarmolekul diabaikan (energi potensial diabaikan, mendekati nol). Sehingga, energi dalam hanyalah jumlah dari energi kinetik molekul.

• Perubahan energi dalam, ialah besar energi dalam keadaan akhir dikurangi besar energi dalam di keadaan awal.

Formulasi Energi Dalam• Untuk gas ideal, energi dalam hanyalah jumlah dari energi kinetik seluruh molekul – molekul gas. Formulasinya sebagai berikut:

• Gas monoatomik:• Gas diatomik:dengan N=jumlah molekuln=besar molk=tetapan BoltzmanR=tetapan umum gas ideal

• Gas monoatomik

• Gas diatomik

dengan• Perubahan energi dalam sistem hanya bergantung pada suhu awal dan suhu akhir(perubahan suhu)

• Perubahan energi dalam tidak bergantung pada lintasan yang ditempuh sistem untuk mencapai keadaan itu. Oleh karena itu, energi dalam termasuk fungsi keadaan.

• Hukum I termodinamika menyatakan bahwa kalor yang terlibat diubah menjadi perubahan energi dalam & usaha.

PROSES-PROSES TERMODINAMIKA GAS

Proses termodinamika dapat berupa pemuaian (ekspansi), pemampatan (kompresi), pemanasan, ataupun

pendinginan. Proses termodinamika dapat berlangsung secara isobarik,

isokhorik, dan adiabatik

A. Proses Isobarik• Adalah proses dimana perubahan keadaan gas pada tekanan tetap(p tetap). Persamaan keadaannya adalah:

• Ini adalah hukum Gay-Lussac

• Diagram proses isobarik. Daerah berwarna kuning sama dengan usaha yang dilakukan.

• Dalam persamaan tersebut, usaha akan bertanda positif jika sistem melakukan usaha pada lingkungan (V2 > V1) . Dan sebaliknya, usaha akan bertanda negatif jika lingkungan melakukan usaha pada sistem (V2 < V1) .

• Usaha:

B. Proses Isokhorik• Isokhorik atau isovolumik adalah proses perubahan gas pada volum tetap(V tetap). Persamaannya adalah:

• Ini adalah hukum Charles

• Digram proses isokhorik. Grafiknya berupa garis lurus vertikal karena volumenya tidak berubah.

• Luas dibawah grafik adalah nol, menunjukkan bahwa tidak ada usaha yang dilakukan gas.

•

C. Proses Isotermal• Adalah proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap(T konstan). Persamaannya adalah:

• Ini adalah hukum Boyle

• Proses isotermik. Daerah berwarna biru menunjukkan besarnya usaha yang dilakukan gas.

• Dari persamaan gas ideal

• Rumus umum usaha yang dilakukan gas:

• karena bernilai tetap, maka:

Integral• maka persamaan di atas menjadi  • maka menjadi:

D. Proses Adiabatik• Proses adiabatik adalah proses perubahan keadaan gas yang berlangsung tanpa ada kalor yang masuk ataupun keluar dari sistem(Q=0). Persamaan keadaan adiabatik:

dengan ɣ>1 merupakan perbandingan kalor jenis gas pada tekanan tetap Cp dan kalor jenis gas pada volum tetap Cv(Tetapan Laplace)

• Tetapan Laplace

• Warna biru muda menunjukkan besarnya usaha yang dilakukan.

• Karena maka usahanya adalah:

• penerapan hukum I termodinamika juga dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, misal: TermosMesin kendaraan bermotor

Daftar Pustaka• Kanginan, Marthen (2002). Fisika Untuk SMA

Kelas XI Semester 2. Erlangga. ISBN 978-979-015-273-1.

• file:///F:/sejarah-hukum-pertama-termodinamika.html• file:///F:/aplikasi-hukum-termodinamika-pertama.html• Morgan, Michael J. 2004. Termodinamika Teknik Jilid I. Jakarta:Erlangga

• http://enha-dhiyauralvy.blogspot.com/2012/06/penerapan-hukum-2-termodinamika.html

• http://blogmechanical.blogspot.com/2011/09/panas-jenis-dan-berat-jenis-udara.html

• http://www.scribd.com/doc/36168509/Panas-Jenis-Zat-Padat