Resume Termodinamika.docx

Kalor Dan Hukum Pertama Termodinamika Hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Prinsip tersebut juga di kenal dengan istilah konservasi energi. Suhu merupakan suatu ukuran yang menyatakan tingkat panas atau dingin suatu benda menurut skala tertentu. Panas merupakan aliran energi yang bergerak dari suatu benda ke benda lain diakibatkan oleh perbedaan suhu. Apabila kita mempertemukan dua benda yang salah satu suhunya lebih tinggi dan benda yang suhunya lebih rendah maka pada akhirnya kedua benda tersebut akan memiliki suhu yang sama sehingga tidak ada lagi panas yang mengalir. Keadaan ini disebut kesetimbangan panas. Jadi jika suhu benda-benda tersebut telah sama maka dikatakan bahwa kesetimbangan panas sudah dicapai sehingga tidak ada lagi energi panas yang mengalir. Transfer energi panas biasanya terjadi pada banyak proses kimia dan proses lainnya. Transfer panas seringkali terjadi dalam bentuk kombinasi diantara berbagai unit operasi, seperti pengeringan kayu atau makanan, pembakaran bahan bakar, dan evaporasi. Transfer energi terjadi karena perbedaan temperatur dan aliran panas dari temperatur yang tinggi ke yang rendah. Dalam termodinamika, panas didefinisikan sebagai energi yang terkandung dalam batasan sistem, dan energi tersebut mengalir karena perbedaan temperatur anatara siatem dengan lingkungan, dalam daftar tersebut kita lihat bahwa nilai kalor jenis air sama dengan 1 kal/goC dan nilai kalor jenis es sama dengan 0,50 kal/goC. Di sini artinya untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1oC diperlukan energi sebesar 1 kalori sementara untuk es diperlukan energi sebesar 0,5 kalori sehingga dapat kita katakan bahwa semakin besar kalor jenis suatu benda maka semakin besar energi panas yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram benda tersebut sebesar 1oC. Jadi pada dasarnya energi itu tidak dapatdi ciptakan dan tidak dapat di musnakan tetapi dapat di ubah dari satu system ke bentuk yang lain sebagai contoh kita merubah energy panas menjadi energi listrik begitu pula sebaliknya emerge listrik di ubah menjadi energi listrik ini menunjukan bahwa enegi itu dapat mengalir dari system ke lingkungan dan lingkungan ke system.

Gas ideal Gas ideal adalah gas yang secara teoritis yang terdiri dari partikel-partikel titik yang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Pada kondisi normal seperti temperatur dan tekanan standar, kebanyakan gas nyata berperilaku seperti gas ideal. Banyak gas seperti nitrogen, oksigen, hidrogen, gas mulia dan karbon dioksida dapat diperlakukan seperti gas ideal dengan perbedaan yang masih dapat ditolerir.[1] Secara umum, gas berperilaku seperti gas ideal pada temperatur tinggi dan tekanan rendah,[1] karena kerja yang melawan gaya intermolekuler menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan energi kinetik partikel, dan ukuran molekul juga menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan ruangan kosong antar molekul. Karakteristik gas ideal ini dapat di jelaskan dengan persamaan berikut 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 Dimana : P=Tekanan (P) V=Volume n=Jumlah substansi dalam mol R=Konstanta gas T=Temperatur mutlak

Gas ideal juga di cetuskan ole fisikawan inggris yang bernama Robert Boyle. Hasil percobaan Boyle menyatakan bahwa apabila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada suhu konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut. p1V1 = p2V2 Keterangan: p1=tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2) p2tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2) V1 : volume gas pada keadaan 1 (m3) V2 : volume gas pada keadaan 2 (m3)

Gas Ideal Kuastitatik Proses adiabatik (adia batik berasal dari bahasa Yunani diavaton") adalah proses yang muncul tanpa perpindahan panas dan massa antara sistem dan lingkungannya.[1][2] Proses ini merupakan salah satu konsep penting dalam termodinamika dalam pengembangan hukum pertama termodinamika. Proses adiabatik berlangsung dalam dinding yang disolasi termal sepenuhnya dan tak dapat ditembus benda. Kuasistatik (statik semu) adalah suatu sistem seolah-olah statis tapi sebenarnya digerakkan/bergerak secara perlahan. Kuasistatik ini memungkinkan kita untuk menentukan kerja pada sistem gas yang mengalami turbulensi. Karena, setiap tahapan proses pada kuasi statik dapat kita anggap setimbang. Istilah lain proses kuasistatik adalah proses reversibel. Hanya saja, sekarang istilah ini dirasa kurang tepat karena pengertian reversibel itu sendiri kadang diartikan secara tidak tepat. Syarat proses kuasistatik adalah : 1. Pada kedaan sistem tertutup 2. berisi gas ideal Isoterm (suhu tetap) 3. Tidak bocor (jumlah mol tetap) System dalam kesetimbangan termodinamika memenuhi persyaratan yang ketat sebagai berikut: 1. Kesetimbangan mekanis . tidak terdapat gaya tak berimbang yang beraksi pada baagian mana pun dari system atau pada system secara keseluruhan; 2. Kesetimbangan termal . tidak ada perbedaan temperature atar pada bagian system atau antara system dengan lingkungan. 3. Kesetimbangan kimia. Tidak ada reaksi kimia dakam system dan tidak ada perpindahan unsure kimia dari satu bagian system ke bagian system lainnya.

Hokum II termodinamika (Mesin uap) 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). Menurut hukum II Termodinamika, tak mungkin didapatknan mesin panas yang bekerja antara dua tandon panas dengan efisiensi 100 persen. Carnot menemukan bahwa semua mesin reversibel yang bekerja antara dua tandon panas mempunyai efesiensi yang sama dan bahwa tidak ada mesin yang dapat mempunyai yang lebih besar daripada efesiensi mesin reversibel. Hasil ini dikenal sebagai teorema Carnot yaitu : “tidak ada mesin yang bekerja di antara dua tandon panas yang tersedia yang dapat lebih efesien daripada mesin reversibel yang bekerja di antara kedua tandon itu”. Beberapa syarat yang diperlukan agar proses bersifat reversibel: 1. Tidak ada energi mekanik yang dapat hilang karena gesekan, gaya viskos, atau gaya disipatif lain yang menghasilkan panas. 2. Tidak ada konduksi panas karena beda temperatur. 3. Proses harus kuasi-statik agar sistem selalu dalam keadaan setimbang (atau sangat dekat dengan keadaan setimbang). Mesin uap atau di kenal dengan mesin carnot biasanya digunakan sebagai alat pemanas dan biasanya banya di kunakan dia Amerika atau di luar negeri yang suhunya dingin, di indonesia banyak di gunakan mesin pendingin seperti ac arau kulkas karena di Indonesia suhu udaranya tropis sedangkan di bagian barat bigunakan mesin uap atau mesin pemanas dimana merubah uap yang dingin di luar menjadi hagat biasanya di pasang di dalam ruangan dan juga didalam mobil sebagai pengganti ac.

Hokum II Termo Dan Pesawat Pendingin Bila dua buah batu digosok-gosok didalam air, kerja yang dilakukan untuk melawan gesekan diubah menjadi energi internal yang cenderung menimbulkan kenaikan temperatur batu itu. Namun, begitu temperatur batu naik lebih tinggi daripada temperatur air sekelilingnya, timbullah aliran kalor ke dalam air. Jika massa air cukup besar atau air terus menerus mengalir, tidak akan timbul kenaikan temperatur yang berarti, dan air dapat dianggap sebagai tandon kalor. Karena keadaan batu pada akhir proses sama dengan pada awal proses, hasil bersihnya hanyalah merupakan konversi kerja mekanis menjadi kalor. Demikian juga bila arus listrik dipertahankan mengalir dalam hambat yang dibenamkan dalam air yang mengalir ataupun dalam air yang massanya besar, maka akan ada konversi dari kerja listrik menjadi kalor, tanpa mengubah koordinat termodinamik kawat itu. Pada umunya, kerja jenis apapun, W, dapat dilakukan pada sistem yang bersentuhan dengan tandon, sehingga menimbulkan aliran kalor Q tanpa mengubah keadaan sistem. Sistem itu hanya berlaku sebagai perantara. Jelaslah dari pandangan hukum pertama bahwa kerja W sama dengan Q; atau dengan perkataan lain, pengubahan bentuk dari kerja menjadi kalor dilaksanakan dengan efisiensi 100 persen. Untuk mempelajari proses kebalikanya, yaitu konversi kalor menjadi kerja, kita harus memiliki suatu proses atau sederetan proses yang dapat mengakibatkan konversi semacam itu berlangsung terus menerus tanpa menimbulkan perubahan akhir pada keadaan sistem manapun. Pada pemikiran awal mungkin kelihatanya pemuaian isotermal gas ideal merupakan proses yang sesuai untuk ditinjau dalam pembahasan konversi kalor menjadi kerja. Dalam hal ini tidak terdapat perubahan energi-internal, karena temperaturnya tetap, sehingga –W = Q, atau kalor telah dikonversikan sepenuhnya menjadi kerja. Namun proses ini menyangkut perubahan keadaan gas. Pertambahan volum dn penurunan tekanan berlangsung sampai dicapai tekanan atmosfer, lalu pada titik ini proses berhenti. Jadi, cara ini tidak bisa dipakai terus menerus. Yang diperlukan ialah sederetan proses yang mengembalikan sistem ke keadaan awal, yaitu suatu daur. Masing-masing proses yang meliputi satu daur bisa menyangkut aliran kalor dari atau kedalam sistem dan pelaksanaan kerja oleh atau pada sistem. Untuk satu daur yang lengkap, jumlah kalor yang diserap sistem diberi lambang |QH jumlah kalor yang dibuang oleh sistem diberi lambag |QC|; dan jumlah kerja yang dilakukan oleh sistem diberi lambang

|W|. Ketiga kuantitas |QH|, |QC|, dan W harus dinyatakan dalam satuan yang sama. Bila hal ini dilakukan, maka kuantitas itu merupakan harga mutlak yang dinyatakan hanya dengan bilangan positif. Dalam semua bab dalam buku ini, kecuali dalam bab ini, lambang Q dan W merupakan kuantitas aljabar yang dapat mengambil harga negatif atau positif. Jadi, bila seseorang misalnya, menghitung kalor yang dipindahkan sebagai hasil magnetisasi isoterm, dan didapat hasil Q = -100 J, kita lihat bahwa tidak hanya |Q| = 100 J, tetapi juga bahwa kalor ini dibuang oleh sistem ke tandon yang bersentuhan dengan sistem. Dalam bab ini kita akan mempersoalkan mesin dan pesawat pendingin, dan disini kita harus selalu mengetahui arah aliran Q dan W, dan hanya berminat mengetahui harga mutlak Q dan W. Jika |QH| lebih besar daripada QC dan jika W diilakukan oleh sistem itu, maka gawai mekanis yang menimbulkan daur dalam sistem itu disebut mesin kalor. Tujuan mesin kalor ialah mengirimkan kerja terus menerus keluar dengan melaksanakan daur itu berulang-ulang. Kerja neto dari daur itu ialah keluaranya, dan kalor yang diserap oleh zat dalam mesin merupakan masukanya. Efisiensi termal mesin itu, yaitu η, dinyatakan sebagai Efisiensi termal Atau η= QH| - |QC| = |W| Dari persamaan ini bahwa η menjadi sama dengan satu (efisiensi 100 persen) bila QC nol. Dengan perkataan lain, jika kita dapat membangun suatu mesin yang bekerja dalam daur sehingga tidak ada kalor yang keluar dari sistem, maka akan terjadi konversi 100 persen dari kalor yang diserap menjadi kerja.