Termodinamika : Hukum Termodinamika 1 2 3 Pengertian, Prinsip, Sistem, Rumus Dan Contoh Soal

Diposting pada

Termodinamika : Hukum Termodinamika 1 2 3 Pengertian, Prinsip, Sistem, Rumus Dan Contoh Soal Lengkap – Tahukah anda apa yang dimaksud dengan termodinamika ?? Jika anda belum mengetahuinya anda tepat sekali mengunjungi gurupendidikan.com.


Karena pada kesempatan kali ini disini akan mengulas tentang pengertian termodinamika, prinsip termodinamika, sistem termodinamika, hukum termodinamika, dan rumus termodinamika beserta contoh soalnya lengkap. Untuk itu marilah simak ulasan yang ada dibawah berikut ini.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Teori Hukum Ohm : Pengertian, Bunyi, Dan Rumus Serta Contoh Soalnya Lengkap

termodinamika

Pengertian Termodinamika

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani dimana Thermos yang artinya panas dan Dynamic yang artinya perubahan. Termodinamika adalah suatu ilmu yang menggambarkan usaha  untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Hukum Hooke : Pengertian, Aplikasi, Bunyi, Dan Rumus Beserta Contohnya Secara Lengkap


Termodinamika juga berhubungan dengan mekanika statik. Cabang ilmu fisika ini mempelajari suatu pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan. Aplikasi dan penerapan termodinamika bisa terjadi pada tubuh manusia, peristiwa meniup kopi panas, perkakas elektronik, Refrigerator, mobil, pembangkit listrik dan industri.


Prinsip Termodinamika

Prinsip termodinamika sebenarnya yaitu hal alami yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, termodinamika direkayasa sedemikian rupa sehingga menjadi suatu bentuk mekanisme yang bisa membantu manusia dalam kegiatannya.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Hukum Archimides : Pengertian, Bunyi, Rumus Dan Contoh Soalnya Lengkap


Aplikasi termodinamika yang begitu luas dimungkinkan karena adanya perkembangan ilmu termodinamika sejak abad 17. Pengembangan ilmu termodinamika dimulai dengan pendekatan makroskopik yakni perilaku umum partikel zat yang menjadi media pembawa energi.


Sistem Termodinamika

Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan sifat dari batasan dan arus benda, energi dan materi yang melaluinya. Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungannya, yakni sebagai berikut :


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Gelombang Elektromagnetik : Pengertian, Sifat, Macam, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Lengkap


1. Sistem terbuka

Sistem yang menyebabkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini meliputi peralatan yang melibatkan adanya suatu aliran massa kedalam atau keluar sistem seperti pada kompresor, turbin, nozel dan motor bakar.


Sistem mesin motor bakar yaitu ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem. Pada sistem terbuka ini, baik massa maupun energi bisa melintasi batas sistem yang sifatnya permeabel. Dengan demikian, pada sistem ini volume dari sistem tidak berubah sehingga disebut juga dengan control volume.


Perjanjian yang kita gunakan untuk menganalisis sistem yaitu :

  • Untuk panas (Q) bernilai positif jika diberikan kepada sistem dan bernilai negatif bila keluar dari sistem
  • Untuk usaha (W) bernilai positif jika keluar dari sistem dan bernilai negatif jika diberikan (masuk) kedalam sistem.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Hukum Kepler 1 2 3 : Sejarah, Bunyi, Fungsi, Rumus Dan Contoh Soal Lengkap


2. Sistem tertutup

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu dimana massa ini tidak bisa melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun usaha (work) bisa melintasi lapis batas sistem tersebut.


Dalam sistem tertutup, walaupun massa tidak bisa berubah selama proses berlangsung, tapi volume bisa saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang bisa bergerak (moving boundary) pada salah satu bagian dari lapis batas sistem tersebut. Contoh sistem tertutup yaitu suatu balon udara yang dipanaskan, dimana massa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Hukum Newton 1, 2, 3 : Pengertian, Bunyi, Rumus dan Contoh Soal


Sebagaimana gambar sistem tertutup dibawah ini, jika panas diberikan kepada sistem (Qin), maka akan terjadi pengembangan pada zat yang berada didalam sistem. Pengembangan ini akan mengakibatkan piston akan terdorong ke atas (terjadi Wout). Karena sistem ini tidak mengizinkan adanya keluar masuk massa kedalam sistem (massa selalu konstan) maka sistem ini disebut dengan control mass.


Suatu sistem bisa mengalami pertukaran panas atau kerja atau keduanya, biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:

  • Pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
  • Pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

Dikenal juga istilah dinding, ada dua jenis dinding yaitu dinding adiabatik dan dinding diatermik. Dinding adiabatik yaitu dinding yang menyababkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama (lambat). Untuk dinding adiabatik sempurna tidak memungkinkan terjadinya suatu pertukaran kalor antara dua zat. Sedangkan dinding diatermik yaitu dinding yang memungkinkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang singkat (cepat).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Induksi Elektromagnetik : Pengertian, Penerapan, dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap


3. Sistem terisolasi

Sistem terisolasi ialah sistem yang menyebabkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Contohnya : air yang disimpan dalam termos dan tabung gas yang terisolasi. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak bisa terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, walaupun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.


Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut dengan property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume (v), masa (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain.


Suatu sistem bisa berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, jika masing-masing jenis koordinat sistem tersebut bisa diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai


keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem memiliki nilai koordinat yang tetap. Jika koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium).


Hukum Termodinamika

Termodinamika mempunyai hukum-hukum pendukungnya. Hukum-hukum ini menerangkan bagaimana dan apa saja konsep yang harus diperhatikan. Seperti peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses termodinamika.


Sejak perumusannya, hukum-hukum ini sudah menjadi hukum penting dalam dunia fisika yang berhubungan dengan termodinamika. Penerapan hukum-hukum ini juga digunakan dalam berbagai bidang seperti bidang ilmu lingkungan, otomotif, ilmu pangan, ilmu kimaia dan lain-lain. Berikut hukum-hukum termodinamika :


Hukum Termodinamika 1

(Kekekalan Energi dalam Sistem)

Energi tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan. Manusia hanya bisa mengubah bentuk energi dari bentuk energi satu ke energi lainnya. Dalam termodinamika, jika sesuatu diberikan kalor, maka kalor tersebut akan berguna untuk usaha luar dan mengubah energi dalam.


Bunyi Hukum Termodinamika 1

“untuk setiap proses apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan energi dalam ΔU = Q – W”.


Dimana U menunjukkan sifat dari sebuah sistem, sedangkan W dan Q tidak. W dan Q bukan fungsi Variabel keadaan, tetapi termasuk dalam proses termodinamika yang bisa merubah keadaan. U merupakan fungsi variabel keadaan (P,V,T,n). W bertanda positif bila sistem melakukan usaha terhadap lingkungan dan negatif jika menerima usaha lingkungan.


Q bertanda positif jika sistem menerima kalor dari lingkungan dan negatif jika melepas kalor pada lingkungan. Perubahan energi dari sebuah sistem hanya tergantung pada transfer panas ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan oleh sistem dan tidak bergantung pada proses yang terjadi. Pada hukum ini tidak ada petunjuk adanya arah perubahan dan batasan-batasan lain.


Rumus Hukum Termodinamika 1

Secara matematis hukum I termodinamika dapat dirumuskan sebagai berikut:

Q = ∆U+W

Dengan ketentuan, jika:
Q(+) → sistem menerima kalor
OR → sistem melepas kalor
W(+) → sistem melakukan usaha
W(-) → sistem dikenai usaha
∆U(+) → terjadi penambahan energi dalam
∆U(-) → terjadi penurunan energi dalam

ΔU = Q − W


Keterangan :
ΔU = perubahan energi dalam (joule)
Q = kalor (joule)
W = usaha (joule)


Proses-proses
Isobaris → tekanan tetap
Isotermis → suhu tetap → ΔU = 0
Isokhoris → volume tetap (atau isovolumis atau isometric) → W = 0
Adiabatis → tidak terjadi pertukaran kalor → Q = 0
Siklus → daur → ΔU = 0

Persamaan Keadaan Gas

Hukum Gay-Lussac
Tekanan tetap → V/T = Konstan → V1/T1 = V2/T2

Hukum Charles
Volume tetap → P/T = Konstan → P1/T1 = P2/T2

Hukum Boyle
Suhu tetap → PV = Konstan → P1V1 = P2V2

P, V, T Berubah (non adiabatis)
(P1V1) / (T1) = (P2V2) / (T2)


Adiabatis
P1V1 γ= P2V2γ
T1V1 γ − 1= T2V2γ − 1
γ = perbandingan kalor jenis gas pada tekanan tetap dan volum tetap → γ = Cp/Cv

Usaha
W = P(ΔV) → Isobaris
W = 0 → Isokhoris
W = nRT ln (V2 / V1) → Isotermis
W = − 3/2 nRΔT → Adiabatis ( gas monoatomik)

Keterangan :
T = suhu (Kelvin, jangan Celcius)
P = tekanan (Pa = N/m2)
V = volume (m3)
n = jumlah mol
1 liter = 10−3m3
1 atm = 105 Pa ( atau ikut soal!)
Jika tidak diketahui di soal ambil nilai ln 2 = 0,693


Mesin Carnot
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %
η = ( W / Q1 ) x 100%
W = Q1 − Q2

Keterangan :
η = efisiensi mesin Carnot (%)
Tr = suhu reservoir rendah (Kelvin)
Tt = suhu reservoir tinggi (Kelvin)
W = usaha (joule)
Q1 = kalor masuk / diserap reservoir tinggi (joule)
Q2 = kalor keluar / dibuang reservoir rendah (joule)


Contoh Soal

Suatu gas mempunyai volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Bila tekanan gas yaitu 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut ??
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)

Pembahasan

Diketahui :
V2 = 4,5 m3
V1 = 2,0 m3
P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap

Ditanya W ??

Dijawab :

W = P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule


Hukum Termodinamika 2

(Arah reaksi sistem dan batasan)

Hukum kedua ini membatasi perubahan energi mana yang bisa terjadi dan yang tidak. Pembatasan ini dinyatakan dengan berbagi cara, yaitu :


“Hukum II termodinamika dalam menyatakan aliran kalorKalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”


Hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor
Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar.


Hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi (besaran termodinamika yang menyertai suatu perubahan setiap keadaan dari awal sampai akhir sistem dan menyatakan ketidakteraturan suatu sistem)
Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketia proses irreversible terjadi.


Hukum Termodinamika 3

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut (temperatur Kelvin) semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.hukum ini jugga menyatakn bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.


SIKLUS RANKINE

 
Siklus Rankine adalah siklus termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanyamenggunakan air sebagai fluida yang bergerak. Siklus ini menghasilkan 80% dariseluruh energi listrik yang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai untuk mengenang ilmuwan Skotlandia, William John Maqcuorn Rankine.


 
Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap panas yang secara umumditemukan di pembangkit listrik. Sumber panas yang utama untuk siklus Rankineadalah batu bara, gas alam, minyak bumi, nuklir, dan panas matahari.


Siklus Rankine kadang kadang dikenal sebagai suatu Daur Carnot praktis ketika suatuturbin efisien digunakan, T diagram akan mulai untuk menyerupai Daur Carnot.Perbedaan yang utama adalah bahwa suatu pompa digunakan untuk memberitekanan cairan sebagai penganti gas. Ini memerlukan sekitar 100 kali lebih sedikitenergy dibanding yang memampatkan suatu gas di dalam suatu penekan ( sepertidi Daur Carnot).


suatu siklus thermodynamic mengkonversi panas ke dalam pekerjaan. Panas disediakan secara eksternal bagi suatu pengulangan tertutup,yang pada umumnya menggunakan air sebagai cairan. Siklus ini menghasilkansekitar 80% dari semua tenaga listrik yang digunakan.


 
Fluida pada Siklus Rankine mengikuti aliran tertutup dan digunakan secarakonstan. Berbagai jenis fluida dapat digunakan pada siklus ini, namun air dipilihkarena berbagai karakteristik fisika dan kimia, seperti tidak beracun, terdapatdalam jumlah besar, dan murah.


 
Dalam siklus Rankine ideal, pompa dan turbin adalah isentropic, yang berarti pompa dan turbin tidak menghasilkan entropi dan memaksimalkan outputkerja. Dalam siklus Rankine yang sebenarnya, kompresi oleh pompa dan ekspansidalam turbin tidak isentropic.


Dengan kata lain, proses ini tidak bolak balik dan entropi meningkat selama proses. Hal ini meningkatkan tenaga yang dibutuhkanoleh pompa dan mengurangi energi yang dihasilkan oleh turbin. Secara khusus,efisiensi turbin akan dibatasi oleh terbentuknya titik titik air selama ekspansi keturbin akibat kondensasi.


Titik  titik air ini menyerang turbin, menyebabkan erosidan korosi, mengurangi usia turbin dan efisiensi turbin. Cara termudah dalammenangani hal ini adalah dengan memanaskannya pada temperatur yang sangattinggi.


Efisiensi termodinamika bisa didapatkan dengan meningkatkan temperatur input dari siklus. Terdapat beberapa cara dalam meningkatkan efisiensi siklusRankine. Siklus Rankine dengan pemanasan ulang. Dalam siklus ini, dua turbin bekerja secara bergantian.


Yang pertama menerima uap dari boiler pada tekanantinggi. Setelah uap melalui turbin pertama, uap akan masuk ke boiler dandipanaskan ulang sebelum memasuki turbin kedua, yang bertekanan lebih rendah.Manfaat yang bisa didapatkan diantaranya mencegah uap berkondensasi selamaekspansi yang bisa mengakibatkan kerusakan turbin, dan meningkatkan efisiensiturbin.


Siklus Rankine regenerative Konsepnya hampir sama seperti konsep pemanasan ulang. Yangmembedakannya adalah uap yang telah melewati turbin kedua dan kondenser akan bercampur dengan sebagian uap yang belum melewati turbin kedua. Pencampuran terjadi dalam tekanan yang sama dan mengakibatkan pencampurantemperatur. Hal ini akan mengefisiensikan pemanasan primer.

Proses Siklus Rankine

Siklus Rankine adalah suatu mesin kalori dengan uap air menggerakkan siklus. Cairan Aktip yang umum adalah air. Siklus terdiri dari empat proses, setiapsiklus mengubah keadaan fluida (tekanan dan/atau wujud).
 
  • Proses 1: Fluida dipompa dari bertekanan rendah ke tekanan tinggi dalam bentuk cair. Proses ini membutuhkan sedikit input energi.

  • Proses 2: Fluida cair bertekanan tinggi masuk ke boiler di mana fluida dipanaskanhingga menjad uap pada tekanan konstan menjadi uap jenuh.

    Proses 3: Uap jenuh bergerak menuju turbin, menghasilkan energi listrik. Hal inimengurangi temperatur dan tekanan uap, dan mungkin sedikit kondensasi juga terjadi.


    Proses 4: Uap basah memasuki kondenser di mana uap diembunkan dalamtekanan dan temperatur tetap hingga menjadi cairan jenuh.


Contoh Soal Termodinamika

Contoh 1

Berikan penjelasan mengenai proses kuasistatik

Jawab:

Proses kuasistatik adalah suatu proses yang pada setiap saat atau pada setiap tahap perubahan sistem secara keseluruhan selalu mencapai keadaan kesetimbangan. Hal ini berarti bahwa sistem pada setiap tahapan proses, tetap dapat dituliskan persamaan keadaannya.


Dapat dinyatakan juga bahwa proses kuasistatik adalah proses yang merupakan rentetan keadaan setimbang tak terhingga banyak; setiap saat keadaan setimbang itu hanya menyimpang sedikit dari keadaan setimbang sebelumnya.


Contoh 2

Berikan penjelasan dan tuliskan komentar untuk pernyataan berikut ini: Sebuah silinder yang dilenmgkapi dengan piston berisi sejumlah gas. Di atas piston diletakkan 2 (dua) anak timbangan masing-masing dengan massa 1 kg, jika satu anak timbangan diambil maka tekanan dan volume sistem gas akan berubah.

Bagaimana pendapat anda, contoh ini merupakan proses kuasistatik atau proses nonkuasistatik?


Jawab:

Jelas sistem ini mengalami proses nonkuasistatik, sebab bukan merupakan rentetan keadaan setimbang tak terhingga banyak, melainkan hanya dua keadaan setimbang yaitu setimbang awal dan setimbang akhir.


Contoh 3

Bagaimana agar supaya proses yang dijalani pada contoh 2 menjadi proses kuasistatik?


Jawab:

Agar proses yang dijalani sistem pada ontoh 2 menjadi proses kuasistatik, maka salah satu anak timbangan itu harus diganti sejuta pemberat kecil-kecil anak timbangan dengan massa total 1 kg dan satu per satu pemberat kecil-kecil itu diambil, sehingga proses yang dijalani sistem adalah proses kuasistatik.


Contoh 4

Berikan dan tuliskan penjelasan mengenai proses reversibel.

Jawab:

Proses reversibel adalah merupakan proses dari suatu keadaan awal ke keadaan tertentu dan dari keadaan akhir tersebut dimungkinkan terjadinya proses balik ke keadaan awal kembali melalui jalan yang sama. Sedemikian rupa dengan mudah jika pada sistem dikenai kondisi tertentu.


Contoh 5

Tuliskan 2 (dua) persyaratan agar proses dikatakan berbalik (reversibel)

Jawab:

proses tersebut merupakan proses kuasistatik

dalam proses tersebut tidak terjadi efek-efek disipasi


Contoh 6

Berikan dan tuliskan penjelasan mengenai daur atau siklus.

Jawab:

Daur atau siklus adalah proses terus menerus yang merupakan sederetan proses yang terdiri atas beberapa tahapan dari suatu keadaan setimbang ke keadaan setimbang lain kemudian kembali keadaan setimbang semula yang hasilnya adalah pengubahan kalor menjadi kerja atau usaha luar.


Contoh 7

Apakah pengubahan kalor seluruhnya menjadi usaha dapat terjadi.

Jawab:

Pengubahan kalor seluruhnya menjadi tenaga/usaha dalam satu tahap saja dapat terjadi; yaitu pada proses ekspansi isotermal sistem gas ideal.

– pelajari lebih lanjut, apakah proses yang demikian dapat diambil manfaatnya? (bacalah kembali uraian dengan seksama dan kembangkan wawasan dan penalaran anda).


Contoh 8

Berikan penjelasan mengenai mesin kalor atau mesin pemanas, lengkapi dengan contoh

Jawab:

Mesin kalor/mesin pemanas adalah suatu alat atau sistem yang berfungsi untuk mengubah energi kalor atau energi panas menjadi energy usaha atau energi mekanik. Sebagai contoh adalah motor bakar atau motor letup.

(Lengkapi jawaban anda dengan membaca kembali dan memahami:

-I- 4 ciri mesin kalor/mesin pemanas

-I- Gambar skematis prinsip mesin kalor atau mesin pemanas).


Contoh 9

Berilah penjelasan mengenai mesin pendingin, lengkapi penjelasan dengan contoh.

Jawab:

Mesin pendingin adalah suatu alat atau sistem yang berfungsi untuk secara netto memindahkan kalor dari reservoar dingin ke reservoar panas dengan menggunakan usaha luar. Sebagai contoh adalah lemari es atau refrigerator.


Contoh: 10

Selama proses isokhorik (v = 1 m3), gas menerima kalor 1000 kalori sehingga tekanan berubah sebesar 814 N/m2. Hitunglah perubahan energi dalam gas selama proses tersebut Jawab:

Proses isokhorik: AV = 0 sehingga AW = P . AV = 0 AQ = AU + AW      ^ 1000 = AU + 0


Jadi perubahan energi dalam gas = 1000 kalori =1000 x 4.186 J = 4186J

Gas diatomik pada suhu sedang 200°C dan tekanan 105 N/m2 bervolume 4 lt. Gas mengalami proses isobarik sehingga volumenya 6 liter kemudian proses isokhorik sehingga tekanannya 1.2 x 105 N/m2. Berapakah besar perubahan energi dalam gas selama proses tersebut ?



Jawab:

PV = n R T—— ^ P AV + V AP = n R AT

Proses A – B (AP = 0):

P AV = n R AT = 105 . 2.10-3 = 200 J AUBC = 5/2 n R AT = 500 J (diatomik 200°C)

Proses :B – C (AV = 0):

V AP = n R AT = 6.10-3.0,2. 105 = 1120 J AUBC = 5/2 n R AT = 300 J (diatomik 200°C)

Jadi AU total = AUAB + AUBC = 800 J


Bila suatu gas dimampatkan secara isotermik maka tentukanlah tekanan, energi dalam dan usaha yang dilakukan oleh gas!

Jawab:

Gas dimampatkan berarti volume gas bertambah kecil (AV < 0)

MODUL TERMODINAMIKA                    SMAN1 MATARAM                       BURHANUDIN, SPd

Proses gas secara isotermik berarti AT = 0 Jadi: PV = C——————— ^ P = C/V


Karena volume gas bertambah kecil maka tekanan gas akan bertambah besar. Kenaikan tekanan gas ini disebabkan oleh makin seringnya molekul-molekul gas menumbuk dinding tempatnya (jarak tempuh molekul gas makin pendek) bukan karena kecepatannya yang bertambah.


AU=3/2 n R AT

Karena proses isotermik (AT= 0), maka perubahan energi dalam sama dengan nol Berarti energi dalam gas tidak berubah.

AQ = AU + AW———– ^ AW = P AV


Karena AU = 0 maka AQ = AW, berarti kalor yang diserap gas seluruhnya diubah menjadi usaha gas. Karena volume gas bertambah kecil (DV < 0) maka usaha yang dilakukan gas negatif(AW < O), berarti gas menerima kerja dari luar.


Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi sebesar 1000°K mempunyai efisiensi sebesar 50%. Agar efesiensinya naik menjadi 60%, berapakah reservoir suhu tinggi harus dinaikkan ?

Jawab:

h = 1-T2/T1 —^ 0,5 = 1 T2/1000 jadi T2 = 500°K Apabila efesiensinya dijadikan 60% (dengan T2 tetap), maka h = 1 – T2/T1 —^ 0,6 =1 – 500/T2 jadi T1= 12.50 °K


Itulah ulasan lengkapnya Semoga apa yang diulas diatas bermanfaat bagi pembaca. Sekian dan Terima kasih.