2. NAMA KELOMPOK 10
Septi Sulistianingsih
Sherly Yulianti
Siti Avirda Yulianti
Syntia puput yuniarti
3. PENDAHULUAN
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas‘ and dynamic =
'perubahan') adalahfisika energi , panas, kerja, entropi dan
kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat
dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan
termodinamika berasal.
Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang
berpindah. Dalam termodinamika akan banyak membahas tentang
sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang sedang
ditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada di sekeliling
(di luar) sistem disebut lingkungan.
Termodinamika berkaitan dgn hubungan kuantitatif antara panas &
bentuk lain dr energi, termasuk mekanika, kimia, elektrik & energi
radiasi
4. TERMODINAMIKA
Termodinamika ⇒ 3 hukum atau kenyataan
percobaan yg tdk pernah dibuktikan secara
langsung
Hukum pertama termodinamika
Hukum kedua termodinamika
Hukum ketiga termodinamika
5. A. Usaha Sistem Terhadap Lingkungan
Gas dalam silinder tertutup
melakukan usaha terhadap
lingkungan
W = P(V2 – V1)
Keterangan:
W= usaha (J)
P = tekanan tetap (N/m2)
V1 = volume awal (m3)
V2 = volume akhir (m3)
6. P (+) maka W (+) → sistem melakukan usaha terhadap lingkungan)
bila gas memuai (V2>V1) atau arah lintasan proses ke kanan
P (–) maka W (–) → sistem menerima usaha dari lingkungan)
bila gas memuai (V2<V1) atau arah lintasan proses ke kiri
7. D. Proses Termodinamika
1. Proses Isobarik
Proses isobarik adalah proses gas
dalam ruang tertutup yang berlang-sung
pada tekanan tetap.
VV
TT
1 2
1 2
Gas melakukan usaha sebesar
Proses isobarik
Grafik tekanan P terhadap volume V
2 1 W P V V
8. 2. Proses Isothermal
Proses isotermik adalah proses gas dalam ruang tertutup
yang berlangsung pada suhu tetap.
Besarnya usaha adalah
W = nRT in V2/V1
Grafik pada proses isotermik
P1.V1 = P2 V2
9. 3. Proses Isokorik
Proses isokorik adalah proses gas dalam ruang tertutup
yang berlangsung pada volume tetap.
Grafik pada proses isokorik
=
W= P. V = P.0 = 0
Jadi, pada proses isokorik, besarnya kalor yang diberikan digunakan untuk mengubah
energi dalam.
10. W= (P1V1-P2V2)
4. Proses Adiabatik
Proses adiabatik adalah proses gas dalam ruang tertutup
yang ber lang sung dengan tidak ada panas atau kalor yang
masuk dan keluar.
1 1
Usaha Gas pada Proses Adiabatik
TV
TV
PV
PV
1 1 2 2
1 1 2 2
= CP
CV
11. BUNYI HUKUM TERMODINAMIKA 1
Hukum termodinamika 1
Merupakan pernyataan dari kekekalan energi :
energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi energi
dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lain.
Dengan kata lain, total energi dari suatu sistem dan
lingkungan disekitarnya (merupakan sistem terisolasi) adalah
tetap dalam tiap proses
Pernyataan ini berdasarkan kenyataan bahwa berbagai
bentuk energi adalah sama dan jika satu jenis terbentuk,
sejumlah yang sama dari jenis lain akan hilang
12. B. Hukum I Termodinamika
Untuk setiap proses, apabila kalor Q diberikan
kepada sistem dan sistem melakukan usaha W,
maka akan terjadi perubahan energi dalam
ΔU = Q - W
Q = ΔU + W
Keterangan:
W= usaha (segala bentuk usaha) (J)
Q = jumlah kalor (J)
ΔU = perubahan energi dalam gas (J)
Apabila sistem menerima kalor, Q bernilai positif (Q).
Apabila sistem melepaskan kalor, Q bernilai negatif (Q).
Apabila sistem melakukan kerja, W bernilai positif (W).
Apabila sistem menerima kerja, W bernilai negatif (–W).
13. C. Kapasitas Kalor
Jumlah kalor yang diperlukan atau dilepas oleh gas untuk
menaikkan atau menurunkan suhu tiap satu satuan kelvin
disebut kapasitas kalor gas (C).
Q = C ΔT C = Q /ΔT
14. Kalor jenis gas pada proses volume tetap (CV)
dirumuskan:
= 3/2 nR
Q
T
V
C
V
Kalor jenis gas pada proses tekanan tetap (CP)
dirumuskan
= 5/2 nR
P
P
Q
C
T
Kapasitas kalor pada tekanan tetap terhadap kapasitas
kalor pada volume tetap, dirumuskan:
CP = CV + nR
15. Hukum II termodinamika membatasi
perubahan energi mana yang dapat
terjadi dan yang tidak dapat terjadi.
Pembatasan ini dapat dinyatakan
dengan berbagai cara, antara lain :
16. 1. Hukum II termodinamika dalam
pernyataan aliran kalor: “Kalor
mengalir secara spontan dari benda
bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah
dan tidak mengalir secara spontan
dalam arah kebalikannya”
17. 2. 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.”
18. 3. Hukum II termodinamika dalam
pernyataan entropi: “Total entropi
semesta tidak berubah ketika
proses reversibel terjadi dan
bertambah ketika proses
ireversibel terjadi”
19. Hukum II Termodinamika memberikan batasan-batasan terhadap perubahan
energi yang mungkin terjadi dengan beberapa perumusan :
Jika tidak ada kerja dari luar, panas tidak dapat merambat secara spontan dari
suhu rendah ke suhu tinggi (Clausius)
Proses perubahan kerja menjadi panas merupakan proses irreversible (Proses
reversible adalah suatu proses yang keadaan mula-mula dari sistem dapat
dikembalikan tanpa merubah keadaan di sekelilingnya.) jika tidak terjadi proses
lainnya (Thomson-Kelvin-Planck)
Suatu mesin tidak mungkin bekerja dengan hanya mengambil energi dari suatu
sumber suhu tinggi kemudian membuangnya ke sumber panas tersebut untuk
menghasilkan kerja abadi (Ketidakmungkinan mesin abadi)
Mesin Carnot adalah salah satu mesin reversible yang menghasilkan daya
paling ideal. Mesin ideal memiliki efisiensi maksimum yang mungkin dicapai
secara teoritis
20. ENTROPI
Entropi adalah besaran yang menyatakan banyaknya energi
atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Ketika
suatu sistem menyerap sejumlah kalor Q dari reservoir yang
memiliki temperatur mutlak, entropi sistem tersebut akan
meningkat dan entropi reservoirnya akan menurun sehingga
perubahan entropi sistem dapat dinyatakan dengan
persamaan :
ΔS = Q/T
21. Ciri proses reversibel adalah perubahan total
entropi ( ΔS = 0) baik bagi sistem maupun
lingkungannya. Pada proses irreversibel perubahan
entropi semesta ΔSsemestea > 0 . Proses irreversibel
selalu menaikkan entropi semesta.
ΔSsistem + ΔSlingkungan = ΔSseluruhnya > 0
22. Entropi didasarkan pada perubahan setiap
keadaan yang dialami partikel dari keadaan
awal hingga keadaan akhirnya. Semakin
tinggi entropi suatu sistem, semakin tidak
teratur pula sistem tersebut (sistem menjadi
lebih rumit, kompleks, sukar diprediksi
secara absolut dan eksak).
23. 3. Mesin Pendingin
Berdasarkan skema gambar di samping, bahwa
kalor pada reservoir suhu rendah
Q2 oleh usaha dari luarWdipindahkan ke
reservoir suhu tinggi Q1.
Skema mesin Kalor
Daya kerja mesin pendingin dapat
ditentukan dari perbandingan kalor
Q2 yang dipindahkan dengan usahaW
Jika koefisien daya kerja mesin
ditulis K maka:
Q T
2 2
1 2
K K
W T T
24. Hukum Ketiga Termodinamika
Menyatakan bahwa entropi zat murni berbentuk
kristal adalah nol pd nol absolut, karena penataan
kristal akan menunjukkan keteraturan tertinggi pd
suhu ini
Konsekuensi hukum ketiga ialah dpt dihitungnya
entropi absolut dr zat murni
24
25. Fungsi Energi Bebas dan Aplikasi
Dengan mengabaikan energi listrik dan bentuk lain dari
energi, kita anggap kerja PV sebagai satu-satunya kerja
berguna atau energi eksternal yang dapat dihasilkan sistem
Kandungan panas atau energi total sistem kemudian dibagi
atas energi internal dan eksternal:
25
H
Energi total
=
E
energi internal
+ PV (1)
Energi eksternal
26. Fungsi Energi Bebas dan Aplikasi
Dengan klasifikasi kedua, panas total dapat dibedakan atas
energi yang tersedi secara isotermal atau energi bebas F dan
energi yang tidak tersedia secara isotermal, TS
26
H
Energi total
= F
energi yang
tersedia secara
isotermal
+ TS (2)
Energi yang tidak
tersedia secara
isotermal
27. Fungsi Energi Bebas dan Aplikasi
Akhirnya, energi internal dapat dibagi atas energi internal
yang tersedia secara isotermal atau fungsi kerja A dan
energi yang tidak tersedia secara isotermal, TS. Maka untuk
suatu proses isotermal:
27
E
Energi total
= A
energi internal
yang tersedia
secara isotermal
+ TS (3)
Energi yang tidak
tersedia secara
isotermal
28. Sejumlah hubungan dapat diperoleh dengan
penataan ulang besaran ini dan menetapkan berbagai
batasan pada proses yang ditentukan. Maka
persamaan 2 ditata ulang menjadi:
F = H – TS, dan menggantikan H dengan E + PV
diperoleh: F = E + PV – TS (4)
karena A = E – TS, dari persamaan 12, maka persamaan 13
dapat ditulis: F = A + PV (5)
28