Cbr Thermodinamika.docx

CRITICAL BOOK REPORT TERMODINAMIKA

OLEH : GUSNANDO NAINGGOLAN 5163230013

PRODI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2017

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan pada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas makalah ini. Makalah ini merupakan tentang penerapan Critical Book Report yang telah penulis ambil sebagai pelengkap mata kuliah Termodinamika pada semester ini. Harapan penulis agar makalah ini dapat bermanfaat untuk para mahasiswa khususnya pada mahasiswa Teknik UNIMED. Kritik dan saran yang sifatnya membangun senantiasa penulis nantikan guna pembuatan makalah selanjutnya. Atas perhatiannya penulis mengucapkan terima kasih.

Medan, 23 Mei 2017

Gusnando Nainggolan

DAFTAR ISI

Kata Pengantar Daftar Isi

……………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………..

Bab I Pendahuluan 1.1 1.2

Tujuan …………………………………………………………………… Manfaat …………………………………………………………………..

Bab II Pembahasan: 2.1

Bibliografi ……………………………………………………………….

2.2

Ringkasan Buku Utama ………………………………………………..

2.3

Kritik dan Saran ………………………………………………………...

Bab III Penutup: 3.1

Kesimpulan ……………………………………………………………...

BAB I PENDAHULUAN

1.1  

   

1.2

TUJUAN Agar kita bisa belajar berfikir kritis untuk mengemukakan pendapat kita mengenai buku tersebut. Agar kita bisa memilih dan mengetahui mana buku yang menurut kita mudah dimengerti gaya bahasanya, mudah dipahami, memilih topic atau pokok bahasan yang baik dan mudah dicerna. Agar kita dapat mengambil manfaat yaitu sisi positif dan negative dari buku tersebut. Agar mahasiswa lebih memahami dan mendalami pokok bahasan khususnya tentang kepemimpinan dan kearifan local. Agar kita bisa belajar dan memahami serta menganalisis baik dan buruknya si buku tersebut. Agar dapat memenuhi tugas mata kuliah Thermodinamika

MANFAAT  

Berguna untuk pengetahuan umum tentang Termodinamika dalam berbagai sumber. Pembaca dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan sebuah buku yang telah dikritik.

BAB II PEMBAHASAN

2.1 BIBLIOGRAFI Buku Utama Judul buku Pengarang Penerbit Tahun terbit Kota terbit Jumlah halaman

: Termodinamika : Ir. Bambang Susilo, M.Sc.agr Dr. Ir. Bambang Dwi Argo, DEA : UB Press : 2010 : MALANG : 152

2.2. Ringkasan Buku Utama Thermodinamika : Pada buku ini kita akan membahas bab I tentang pengertian thermodinamika. Menurut yang ada pada buku tersebut dikatakan Termodinamika terapan adalah suatu ilmu yang mempelajari hubungan kalor (heat), kerja (work), dan sifat-sifat yang dimiliki oleh suatu sistem.Termodinamika terapan diperlukan untuk menganalisis dan mengubah energi panas dari sumber yang bermanfaat, seperti bahan bakar minyak atau nuklir menjadi kerja mekanik. Mesin kalor (Heat Engine) adalah nama yang diberikan kepada suatu sistem yang bekerja dalam suatu siklus untuk menghasilkan kerja (work) dari suatu patokan (suplai) energi kalor yang diberikan. 1.1 Kalor, Kerja, dan Sistem Untuk pembahasan termodinamika terapan secara luas dan tepat, perlu terlebih dulu ditentukan konsep-konsep pengertian yang akan digunakan. Kalor (Heat) : adalah suatu bentuk energi yang dipindahkan dari suatu benda ke benda lain yang memiliki suhu lebih rendah, sesuai dengan perbedaan suhu di antara 2 benda tersebut. Sistem : Suatu sistem didefinisikan sebagai suatu kumpulan benda dalam batas-batas yang telah ditentukan dan dapat diidentifikasi . Batas-batas sistem bisa tetap atau berubah bergantung pada definisi sistem yang ditetapkan.

Sebagai contoh fluida dalam suatu silinder pada mesin yang sifatnya bolakbalik: mesin torak (reciprocating) selama langkah tidak statik akan ditetapkan sebagai suatu sistem yang mempunyai batas, yakni dinding silinder dan kepala piston. Selama piston bergerak, batasbatasnya akan bergerak juga Sistem tipe ini dikenal sebagai jenis sistem tertutup.Suatu sistem terbuka adalah suatu sistem dengan perpindahan masa yang melintasi batas. Tekanan : Tekanan dari suatu sistem adalah gaya yang dihasilkan oleh sistem tersebut pada satuan luas dari batas-batasnya. Contoh ; satuan-satuan tekanan adalah N/m2 atau bar; dan simbol yang digunakan adalah p. Volume spesifik adalah volume yang ditempati oleh satu satuan masa dari sistem.Simbol yang digunakan adalah ν dan satuannya sebagai contoh adalah m3/kg. Simbol V akan digunakan untuk volume. (catatan : volume spesifik berbanding terbalik dengan densitas). Kerja (work) didefinisikan sebagai hasil perkalian dari suatu gaya dan perpindahan jarak yang searah dengan gaya tersebut. Bila batas dari suatu sistem tertutup bergerak searah dengan gaya yang bekerja pada batas tersebut, maka sistem bekerja pada sekelilingnya. Bila batas tersebut digerakkan ke dalam, maka kerja diberikan dari sekeliling ke sistem tersebut.Sebagai contoh satuan kerja adalah N.m. Jika kerja dikenakan pada satu satuan masa fluida, maka kerja yang dilakukan per kg fluida mempunyai satuan N.m/kg. Kerja dikenal sebagai energidalam proses peralihan. Kerja tidak pernah diisikan dalam benda atau dimiliki oleh benda

1.2 Sistem satuan Satuan Internasional (SI) akan digunakan pada seluruh isi buku ini. Sistem telah diadopsi oleh konferensi umum mengenai bobot dan pengukuran pada tahun 1960 dan kemudiandidukung oleh Organisasi Internasional untuk Standardisasi. Panjang (meter, m), masa (kilogram, kg), waktu (detik, s), arus listrik (ampere, A), suhu termodinamika (derajat Kelvin, K), intensitas penyinaran (kandela, cd). Sebagai contoh, kecepatan = panjang/waktu mempunyai satuan m/s; percepatan =

kecepatan/waktu mempunyai satuan m/ s2; volume = panjang x panjang x panjang mempunyai satuan m3, volume spesifik = volume/masa mempunyai satuan m3/kg. Gaya, Energi, dan Tenaga Hukum Newton II ditulis sebagai massa × percepatan, untuk suatu benda yang mempunyai massa tetap. F = k × m × a (m adalah masa benda yang dipercepat dengan percepatan a, oleh suatu gaya F; k adalah konstanta).Dalam sistem satuan yang benar seperti SI, k = 1 sehingga F=mxa Tekanan Satuan dari tekanan (gaya per satuan luas), adalah N/m2 dan satuan ini kadang-kadang disebut sebagai Pascal, Pa. Untuk hal-hal yang sering terjadi dalam ilmu termodinamika, tekanan dinyatakan dalam Pascal kecil nilainya; satuan baru didefinisikan sebagai berikut: 1 bar = 105 N/m2 = 105 Pa. Keuntungan penggunaan satuan seperti bar adalah bahwa tekanan tersebut hampir sama dengan tekanan atmosfer. Dalam kenyataan standar tekanan atmosfer secara tepat adalah 1.01325 bar. Seperti ditunjukkan pada bagian 1.1, pada umumnya tekanan sering ditunjukkan sebagai tinggi suatu kolom cairan. Jadi, Standar tekanan atmosfer = 1.01325 bar = 0.76 m Hg. Suhu Dengan mudah, berbagai sifat yang dapat diukur dari suatu benda yang berkaitan dengan suhu dapat digunakan untuk menciptakan peralatan pengukur suhu. Sebagai contoh, panjang kolom air raksa akan beragam berdasarkan suhu karena pemuaian dan pengerutan air raksa tersebut. Peralatan dapat dikalibrasi dengan menandai panjang kolom tersebut bila peralatan tersebut dibawa dalam keseimbangan kalor dengan uap dari air yang mendidih pada tekanan atmosfer dan sekali lagi peralatan tersebut dalam keseimbangan dengan es pada tekanan atmosfer.Pada skala Celsius 100 bagian dibuat di antara 2 titik yang ditetapkan dan titik nol diambil pada titik es. 1.3 Tingkat Keadaan Fluida Kerja Dalam semua masalah termodinamika terapan, kita dibatasi dengan perpindahan energi dari atau ke dalam suatu sistem.Dalam praktik, bahan yang diisikan di dalam batas-batas dari suatu sistem dapat berupa cairan, uap atau gas, dan dikenal sebagai fluida kerja. Tingkat keadaan sesaat dari fluida kerja akan didefinisikan dengan ciri tertentu yang dikenal dari sifat-sifatnya. Banyak sifat-sifat tersebut yang tidak berarti dalam termodinamika seperti tahanan listrik) dan tidak akan dibicarakan

Pada bab selanjutnya yaitu bab 2 tentang hukum pertama termodinamika yang terdiri atas 3 subpokok bahasan 2.1 Konservasi Energi Konsep-konsep energi dan hipotesa bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan telah dikembangkan oleh para ilmuwan pada awal abad ke 19 yang telah dikenal sebagai Prinsip konservasi Energi. Hukum pertama termodinamika hanya merupakan salah satu bagian dari pernyataan prinsip umum tersebut di atas dengan acuan khusus pada energi panas * [1] ) dan energi mekanis. Bila sistem mengalami siklus termodinamika maka panas bersih yang diberikan kepada sistem sama dengan kerja bersih yang dilakukan oleh sistem kepada sekelilingnya. 2.1 Persamaan Sistem Fluida Tidak Mengalir Dalam bagian awal telah dinyatakan bahwa bila suatu sistem mempunyai energi dalam tertentu dan dipakai untuk melakukan suatu siklus dengan memindahkan panas dan kerja, maka panas bersih yang diberikan sama dengan kerja bersih yang dilakukan. Ini adalah benar untuk siklus yang sempurna bila energi dalam akhir dari sistem sama dengan nilai awalnya. Selanjutnya dianalisa suatu proses yang mana energi dalam dari sistem akhirnya lebih besar dari energi dalam awal. Perbedaan antara panas bersih yang diberikan dan kerja bersih yang dihasilkan akan menaikan energi dalam dari system Bila suatu fluida tidak dalam aliran, maka energi dalamnya disebut sebagai energi dalam dari fluida dan diberi simbol u. Energi dalam dari fluida bergantung pada tekanan dan suhunya, serta sifat-sifatnya. Pembuktian yang sederhana bahwa energi dalam adalah suatu sifat diberikan pada referensi 2.2. Energi dalam dari fluida bermasa , m, ditulis dengan U sehingga m u = U. Satuan energi dalam, U, biasanya ditulis dengan kJ. 2.3. Persamaan Untuk Sistem Yang Mengalir Dalam bagian 2.2, energi dalam dari fluida telah dikatakan sebagai energi yang tersimpan dari fluida karena sifat-sifat termodinamikanya. Bila 1 kg fluida dengan energi dalam, u, sedang bergerak dengan kecepatan C dan ketinggian Z di atas level data, maka fluida tersebut mempunyai total energi u +(C 2 /2) + Zg, dimana C 2 /2 adalah energi kinetik dari 1 kg fluida dan Zg adalah energi potensial dari 1 kg fluida. Banyak kejadian dalam masalah yang praktis,

laju aliran fluida melalui mesin atau peralatan adalah konstan.Tipe aliran ini disebut sebagai aliran mantap.

Pada bab 3 yaitu menjabarkan tentang fluida kerja yang terdiri dari cairan, uap dan gas, dan penggunaan table uap 3.1. Cairan, uap, dan gas Sebagai pembahasan awal, kita perhatikan suatu diagram p-v untuk beberapa zat tertentu. Pada umumnya fase padat tidak begitu penting dalam termodinamika teknik, di mana pada fase ini lebih cocok untuk ahli bahan atau ahli fisika. Bila suatu fluida dipanaskan pada tekanan konstan, ada satu suhu tertentu yang dicirikan oleh munculnya gelembung dari uap dalam cairan; phenomena ini dikenal sebagai proses pendidihan. Pada tekanan yang lebih tinggi fluida akan mendidih pada suhu yang lebih tinggi Bila suatu fluida berada pada titik didih dan terus dipanaskan pada tekanan tetap, maka tambahan panas yang diberikan akan mengubah phase dari bahan cair menjadi uap; selama perubahan phase, tekanan dan suhu tetap konstan. Panas yang diberikan disebut sebagai panas laten penguapan. Semakin tinggi tekanan, semakin sedikit jumlah panas laten yang dibutuhkan untuk menguapkan bahan. 3.2. Penggunaan Tabel Uap Tabel uap dapat digunakan untuk kebanyakan macam bahan yang secara normal ada dalam phase uap (seperti uap, amonia, dan freon). Tabel-tabel tersebut telah disusun oleh Mayhew dan Rogers dan digunakan dalam buku ini. Tabeltabel dari Mayhew dan rogers umumnya diperuntukan bagi uap, tetapi beberapa sifat dari ammonia dan freon -12 juga diberikan. Sifat-sifat zat pada tingkat keadaan jenuh Tekanan penjenuhan dan yang berhubungan dengan suhu penjenuhan uap ditabelkan dalam kolomkolom paralel dalam tabel pertama, untuk tekanan yang berkisar 0.006112 bar sampai tekanan kritis 221.2 bar.Volume spesifik, energi dalam, entalpi dan entropi juga ditabulasikan untuk uap kering jenuh pada setiap tekanan dan yang bersesuaian suhu penjenuhan. Subskrip g digunakan untuk menotasikan tingkat kering jenuh

Interpolasi Untuk sifat-sifat yang tidak ditabelkan secara pasti dalam tabel, perlu untuk menginterpolasinya di antara nilai-nilai yang ada pada tabel.Sebagai contoh, untuk mendapatkan suhu, volume spesifik, energi dalam, dan entalpi dari uap kering jenuh pada 9.8 bar, perlu untuk menginterpolasi nilai-nilai yang diberikan di dalam tabel. Kalor Spesifik Kalor spesifik suatu padatan atau cairan biasanya didefinisikan sebagai kebutuhan kalor untuk menaikkan satu satuan masa sebesar satu derajat suhu. Untuk jumlah kecil zat didefinisikan dQ = m c dT, dimana m adalah massa, dT adalah kenaikan suhu, dan c adalah panas spesifik. Untuk suatu gas ada ditambahkan antara dua suhu, dan karena itu gas dapat mempunyai jumlah panas spesifik yang tak terhingga. Akan tetapi, hanya ada dua panas spesifik untuk gas yang didefinisikan yaitu panas spesifik pada volume konstan cv, dan panas spesifik pada tekanan konstan cp. Catatan bahwa persamaan yang mendefinisikan panas spesifik ( dQ = m c dT ), suhu naik, dT, mungkin sebagian disebabkan oleh masukan kerja. Definisi harus dibatasi pada proses tidak mengalir yang reversible, oleh karena ‘irreversibilitas’ menyebabkan perubahan suhu yang tidak dapat dibedakan yang disebabkan jumlah panas dan kuantitas kerja. Hukum Joule. Hukum Joule menyatakan bahwa energi dalam dari suatu gas sempurna hanya merupakan fungsi suhu absolut, sehingga u = f(T). Untuk mengevaluasi fungsi ini, kita tinjau 1 kg gas ideal yang dipanaskan pada volume konstan. Dari persamaan energi yang tidak mengalir, 2.3, dQ = dW + du Karena volume konstan maka tidak ada kerja yang dilakukan, dW= 0 maka dQ = du Pada volume konstan untuk gas ideal, dari Pers. 3.11. maka untuk 1 kg dQ = cv dT Oleh karena itu, dQ = du = cv dT, dan dengan mengintegrasikan u = cvT + K ( dimana K adalah konstanta ) Hukum Joule menyatakan bahwa u = f(T), energi dalam bervariasi secara linier dengan suhu mutlak. Energi dalam dapat dibuat nol pada suatu suhu referensi sembarang. Untuk gas yang sempurna dapat diasumsikan bahwa u = 0 bila T = 0, konstanta K adalah nol, energi dalam, u = cvT untuk gas yang sempurna (3.14) atau untuk masa, m, suatu gas yang sempurna energi dalam. Pada bab 4 ini membahas tentang proses irresible dan risible yang memiliki 4 tahap yaitu sebagai berikut. 4.1. Proses Reversible Tidak Mengalir

Proses pada volume konstan Pada proses volume konstan fluida kerja diisikan dalam suatu wadah yang kokoh (rigid), dengan demikian batas-batas sistem tidak bergerak dan tidak ada kerja yang dapat dilakukan atau dikenakan oleh sistem, selain dari masukan kerja pada kincir. Berhubung proses berlangsung pada volume konstan maka diasumsikan kerja yang dilakukan sama dengan nol, demikian pula sebaliknya. 4.2. Proses Politropik Dalam praktik banyak ditemui proses yang mendekati hukum reversibel yang berbentuk pvn = konstan, dimana n adalah suatu konstanta. Uap dan gas ideal keduanya mengikuti bentuk hukum ini sepenuhnya terutama pada proses yang tidak mengalir. Proses tersebut merupakan proses reversibel. Throttling Suatu aliran fluida dikatakan dalam kondisi throttling bila ada hambatan di dalam aliran, dan kecepatan aliran sebelum dan sesudah hambatan sama atau ada perbedaan kecil yang bisa diabaikan, serta jika tidak ada kehilangan panas ke lingkungan. Hambatan terhadap aliran dapat berupa klep terbuka, orifice, atau adanya penurunan yang mendadak pada penampang aliran. 4.3. Proses Aliran Reversibel Walaupun proses yang melibatkan aliran fluida dalam praktiknya sangat irreversibel, namun dalam analisisnya biasanya diasumsikan sebagai proses yang reversibel agar bisa menggambarkan perbandingan proses yang ideal. 4.4. Proses-Proses Irreversibel Kriteria reversibilitas telah dijelaskan pada Sub bab 1.5. Persamaan dari Sub bab 4.1, 4.2, dan 4.3 digunakan hanya jika proses memenuhi kriteria reversibilitas untuk pendekatannya. Dalam suatu proses di mana fluida terkurung di dalam ruang piston, efek gesekan bisa diabaikan. Bagaimanapun untuk memenuhi kriteria (c) kalor harus tidak pernah ditransfer dari atau ke dalam melewati perbedaan suhu yang terbatas. Akan tetapi, pada proses isotermal hal ini memungkinkan, karena dalam proses lain suhu sistem berubah secara kontinyu selama proses, untuk memenuhi kriteria (c) suhu diperlukan medium pemanas atau pendingin eksternal untuk berubah sesuai kebutuhan Ekspansi bebas (Ekspansi tanpa Hambatan) Proses ini telah dibahas pada Sub bab 1.6. dalam rangka untuk menunjukkan bahwa di dalam suatu proses irreversibel kerja yang dilakukan tidak sama dengan ʃ pdv. Anggap dua wadah A dan B, satu sama lain saling berhubungan dengan dilengkapi kelep X, dan diinsulasi dari perpindahan panas secara sempurna

Throttling Suatu aliran fluida dikatakan dalam kondisi throttling bila ada hambatan di dalam aliran, dan kecepatan aliran sebelum dan sesudah hambatan sama atau ada perbedaan kecil yang bisa diabaikan, serta jika tidak ada kehilangan panas ke lingkungan. Hambatan terhadap aliran dapat berupa klep terbuka, orifice, atau adanya penurunan yang mendadak pada penampang aliran. BAB V : Pada bab 2 dinyatakan sebelumnya bahwa menurut hukum pertama termodinamika, bila suatu systemmengalami suatusiklus sempurna, makapanas bersih yang disuplaisama dengan kerja bersih yang dilakukan. Hal ini didasarkan pada konsep prinsip konservasi energi yang didasarkan pada hasil pengamatan dari kejadian alam. Hukum kedua thermodinamika, yang juga merupakan hukum alam, menunjukan bahwa, walaupun panas netto yang dihasilkan dalam suatu siklus besarnya sama dengan kerja bersih yang dilakukan, namun demikian masih ada syarat yang ditekankan bahwa panastotalyangdiberikanharuslebih besar dari kerja bersih yang dilakukan,di mana selalu ada sebagian panas harus dibuang oleh sistem. Untuk dapat mengerti hukum kedua lebih mendalam, maka perlu dipelajari lebih lengkapmesin kalor yang akandidiskusikan berikut ini. 5.1. Mesin Kalor Mesin kalor adalah suatu system yang beroperasi dalam suatu siklus sempurna dan menghasilkan kerja netto dari suatu suplai panas. Hukum kedua menyatakan bahwa suatu sumber panas dan suatu wadah untuk buangan panas keduanya diperlukan dalam suatu system. Karena sejumlah panas harus selalu dibuang oleh sistem tersebut. Representasi diagramatis dari mesin kalor ditunjukkan pada Panas yang diberikan sumber adalah Q1, kerja yang dilakukan system adalah W, dan panas yang dibuang adalah Q2. Berdasarkan hukum pertama, dalam suatu siklus yang sempurna berlaku: Panas bersih yang diberikan Kerja bersih yang dilakukan 5.2.Entropy Padasub Bab 2.2.sifat termodinamika penting yaitu energy dalam, muncul sebagai konsekwensi dari Hukum pertama termodinamika. Sifat termodinamika lain yang penting adalah entropy yang merupakan konsekuensi dari hokum kedua. Kita perhatikan suatu proses reversible adiabatic pada diagram p-v pada sembarang sistem. Proses ini direpresentasikan dengan Gambar 5.6. Misalkan

system tersebut memungkinkan untuk terjadinya proses yang berlangsung reversible isothermal pada temperature T1 dari B ke C dan D kemudian kembali ke keadaan semula dengan proses adiabatic kedua dari C ke A Dengan definisi bahwa proses adiabatic adalah proses tanpa adanya aliran panas dari atau ke dalam sistem, maka panas hanya di transfer dari B ke C selama proses isotermal. Kerja yang dilakukan sistem ditunjukkan dengan luasan area tertutup (lihat sub bab1.6). Oleh karena itu, terlihat proses berlangsung dalam siklus dengan menghasilkan kerja bersih pada temperature yang konstan. Hal ini tidaklah mungkin terjadi Karena berlawanan dengan Hukum Termodinamika kedua. Oleh Karena itu, maka anggapan tingkat keadaan awaldari proses tersebut adalah salah, dan hal ini tidaklah mungkin suatu proses berlangsung dengan dua kondisi adiabatis yang melalui tingkat keadaan A yang sama. Sikus Otto adalah siklusideal dari siklus udara standar untuk motor bensin motor gas dan motor diesel putaran tinggi seperti diperlihatkan pada Gambar 6.9.

Proses dari 1 ke 2 adalah kompresi isentropis Proses dari 2 ke 3 adalah proses reversible pemanasan pada volume konstan Proses dari 3 ke 4 adalah proses ekspansi esentropis.

2.3. KRITIK & SARAN Saya sudah memahami apa yang disajikan oleh sang penulis, karena pada bagian awal buku tersebut adalah pelajaran yang sedang saya tekuni di mata kuliah ini, tetapi dibagian akhirnya saya tidak memahaminya karena di bagian akhir buku tersebut belum pernah saya pelajari sehingga saya tidak mengerti apa yang disajikan oleh sang penulis (untuk bagian akhir).

BAB III PENUTUP

Kesimpulan Materi tentang termodinamika sangatlah berguna untuk kita. Seperti pemahaman isi buku, bertambahnya ilmu atau pengetahuan dari isi buku tersebut. Dimana kita dapat menentukan dan menilai bagaimana buku tersebut. Dari sisi manfaat, sisi positif dan sisi negative, buku ini bermanfaat, karena teori yang terdapat dalam buku ini sesuai dengan metode penelitian yang sedang saya pelajari saat ini.menjadi suatu harapan yang terwujud buat si penulis, karena ia sebagai seorang penulis berhasil membuat pembaca memahami metode tentang penelitian. Dengan demikian, buku ini juga berguna untuk dipakai pada proses pembelajaran di perkuliahan maupun untuk pribadi. Serta juga bisa sebagai pendamping buku-buku lainnya.