Makalah ini membahas penerapan hukum-hukum termodinamika pada lempengan dielektrik, dimana dirumuskan persamaan-persamaan yang menghubungkan perubahan panas, intensitas listrik, dan polarisasi pada sistem tersebut. Beberapa besaran fisis seperti kapasitas panas juga dihubungkan dengan variabel-variabel tersebut.

1. MAKALAH
TERMODINAMIKA
LEMPENG DIELEKTRIK
Disusun oleh:
Tegar Ananda Ekhi Bayu Satriaji (H1E012035)
Fatahillah Agung Hardono Putra (H1E012037)
Dewi Nur Maulida (H1E012038)
Galih Pratama (H1E012039)
Ahmad Naufal Mutaqqin (H1E012041)
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Universitas Jenderal Soedirman
Fakultas Sains dan Teknik
Program Studi Fisika
Purwokerto
2014

2. KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah memberikan izin dan
kekuatan kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan
judul “Lempengan Dielektrik” tepat pada waktunya. Makalah ini berisi tentang Persamaan
pada Lempengan Dielektrik ( dan . Tugas ini ditujukan untuk memenuhi tugas mata
kuliah Termodinamika. Dan juga kami mengucapkan terimakasih kepada:
1. Jamrud Aminudin,S.Si.,M.Si. selaku dosen pembimbing mata kuliah Termodinamika
2. Teman-teman sekelas yang telah membantu dalam menyelesaikan permasalahan yang
ada.
Harapan saya semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman
bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini
sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami miliki masih
kurang. Oleh kerena itu kami harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan
yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini.
Purwokerto, April 2014
Penyusun

3. DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .........................................................................................................i
DAFTAR ISI ...................................................................................................................ii
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................1
1.1. Latar Belakang .............................................................................................1
1.2. Rumusan Permasalahan .................................................................................1
1.3. Tujuan .........................................................................................................1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................2
2. Landasan Teori ................................................................................................2
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................4
3. Hasil ...............................................................................................................4
BAB IV PENUTUP ........................................................................................................8
4.1 Kesimpulan ...................................................................................................8
4.2 Saran ............................................................................................................8
DAFTAR PUSTAKA

4. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hukum pertama termodinamika adalah pernyataan kekekalan energi. Energi panas yang
ditambahkan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi internal sistem ditambah
usaha yang dilakukan oleh sistem atau sebagai kenaikan energi internal sistem atau sebagai
kombinasi tertentu dari keduanya. Peninjauan secara teoritis hukum I termodinamika,
berdasarkan persamaan dapat di kembangkan pada berbagai kasus fisika, diantaranya sistem
hidrostatistika, kawat selaput permukaan, sel listrik, lempengan dielektrik dan batang magnet.
Kasus fisika yang akan kita kaji yaitu lempengan dielektrik.
Bahan dielektrik atau disebut juga sebagai bahan isolasi sangat dibutuhkan untuk
memisahkan dua atau lebih penghantar listrik yang bertegangan sehingga antar
penghantar yang bertegangan tersebut tidak terjadi hubung singkat yang dapat menyebabkan
lompatan api atau percikan. Salah satu peralatan tegangan tinggi yang digunakan dalam
sistem tenaga listrik adalah transformator tenaga.
1.1 Rumusan Permasalahan
Berdasarkan uraian di atas, maka permasalahan pokok dalam makalah ini
adalah :
1) Bagaimana caranya mendeskripsikan lempengan dielektrik berdasarkan tinjauan
termodinamika.
2) Bagaimana rumusan hukum-hukum termodinamika untuk lempengan dielektrik.
1.2 Tujuan
Sesuai dengan masalah yang telah dirumuskan sebelumnya, maka makalah ini
bertujuan :
1) Memperluas penerapan hukum-hukum termodinamika pada lempengan dielektrik,
dalam hal ini terutama untuk mendeskripsikan lempengan dielektrik
2) Untuk memperoleh rumusan-rumusan baru hukum-hukum termodinamika yang
diterapkan pada lempengan dielektrik
3) Mengembangkan materi perkuliahan termodinamika.

5. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2. Landasan Teori
Termodinamika adalah ilmu tentang temperatur, panas dan pertukaran energi.
Termodinamika mempunyai penerapan praktis dalam semua cabang sains dan teknologi
seperti halnya dalam berbagai apek kehidupan sehari-hari dari hubungan dengan cuaca
sampai memasak (Tipler, Paul A ,1991).
Tiap-tiap Sistem Termodinamika didalam suatu keadaan kesetimbangan memiliki
sebuah variabel keadaan yang dinamakan tenaga dakhil U yang perubahannya dU didalam
sebuah proses diferensial diberikan oleh persamaan . Kandungan pokok dari
hukum nol termodinamika adalah terdapat sebuah kuantitas termodinamika yang berguna
yang dinamakan “temperatur”. Kandungan pokok dari hukum pertama termodinamika
adalah : Terdapat sebuah kuantitas termodinamika yang berguna yang dinamakan “tenaga
dakhil”. Didalam persamaan menyediakan juga sebuah cara untuk mengukur
perubahan-perubahan tenaga dakhil secara kuantitatif.(Halliday, David dan Robert Resnick,
1985)
Tinjaulah sebuah kapasitor yang terdiri atas dua keping penghantar sejajar yang
Luasnya A. Dan dimensi linearnya besar dibandingkan dengan jarak l antara keping itu,
ruang diantara kedua keping diisi dengan dielektrik padat isotropik atau cair. Jika beda
potensial diberikan antara kedua keping, medan listrik E timbul dalam dielektrik antara kedua
keping itu. Jika pusat gravitasi muatan + dan – dalam masing-masing molekul mula-mula
nonpolar, efek medan listrik ialah memisahkan setiap molekul sehingga masing-masing
molekul polar dalam arah medan listrik . jika molekul polar secara alamiah, dengan sumbu
polar terdistribusi rambang, maka efek medan listrik adalah menimbilkan orientasi parsial
dari sumbu polar molekul dalam arah medan listrik. Kedua efek sama dalam hal ini, derajat
orientasi molekul polar terimbas atau atau alamiah dalam arah medan yang dapat dihitung
dari muatan listrik yang terimbas pada salah satu permukaan dielektrik dikalikan dengan tebal
dielektrik, menghasilkan kuantitas yang disebut momen listrik total atau polarisasi listrik atau

6. polarisasi listrik total yang akan diberi lambang . Jika volume dielektrik itu V, perpindahan
listrik dielektrik , yang besarnya
Polarisasi yang ditimbulkan oleh E bergantung pada sifat dielektrik dan temperatur.
Biasanya, zat dielektrik mengalami perubahan volum yang sangat kecil dalam percobaan
yang dilakukan pada tekanan atmosfer tetap. Jadi tekan dan volumnya dapat kita lupakan dan
kita dapat memberikan dielektrik dengan pertolongan koordinat termodinamik berikut :
1. Intensitas listrik E, yang diukur dalam V/m ;
2. Polarisasi , yang diukur dalam C.m
3. Temperatur gas ideal .
Banyak terdapat dielektrik yang persamaan keadaannya pada temperatur diatas 10 K
diberikan oleh
2.12
Dengan a dan b tetapan . ( Zemansky, M W dan Richard H Dittman, ....)
Sistem atau zat dielektrik secara keseluruhan mempunyai besaran-besaran polarisasi P,
medan listrik luar dengan kuat medan listrik Є, dan temperatur T. Sistem atau zat dielektrik
dapat digambarkan sebagai berikut. Prinsip Konstanta elektrik ɛ0 ditentukan dengan
pengukuran muatan dari plat kapasitor pada suatu tegangan yang digunakan .Konstanta
dielektrik ɛ ditentukan dengan cara yang sama, dengan plastik atau kaca yang mengisi ruang
antara kedua plat.

7. Zat dielektrik, jika tidak dikenai medan listrik luar, maka atom atau molekulnya
memiliki pusat muatan positif yaitu inti atom yang berimpit dengan pusat muatan negatifnya,
yaitu elektron (perhatikan gambar 4.a). Jika zat dielektrik dikenai atau dimasukkan ke dalam
medan listrik luar dengan kuat medan listrik Є, maka zat dielektrik akan terkena induksi
(imbas) medan listrik. Karena terkena medan listrik luar, maka pusat muatan positif inti dan
elektron atom tidak lagi berimpit, melainkan agak bergeser (tergeser), sehingga atom atau
molekul menyerupai dipole listrik yang kecil sekali (perhatikan gambar 4.b). Ini berarti
atomatom zat dielektrik diarahkan oleh medan listrik luar. Peristiwa terarahnya atom-atom
zat dielektrik ini dikenal sebagai peristiwa polarisasi. Dengan peristiwa polarisasi, atom-atom
zat dielektrik menjadi dipole listrik. Oleh karena itu, ada dua besaran zat dielektrik, yaitu:
polarisasi (P) dan kaut medan listrik luar (Є) yang saling mempengaruhi; sehingga disebut
sebagai variabel keadaan atau koordinat sistem dielektrik. (Hamid, Ahmad Abu, 2007).
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3. Hasil
Lempengan Dielektrik
Hukum pertama termodinamika untuk kasus lempengan dielekrik dapat dipergunakan dalam
bentuk
dQ =du +EdP ....(1)
Dalam tinjauan ini akan dibuktikan beberapa permukaan fisis terkait dengan kapasitas panas
(C), intensitas lstrik (E) dan polarisasi (P)
...........(2.a)
......(2.b)
P ¶
ö çè
P ¶
T
ö T
çè
e
-
= ÷ø
E
= ¶
ö çè
XV
CVE
C ..............(2.c)
i
i
0
0
÷ø
æ
¶
æ
¶
= ÷ø
æ
¶
T
T
T
E
e
Pada kondisi pertama eneri dalam dianggap merupakan fungsi dari intensitas listrik (E) dan
temperatur (T)
U ( E ,
T
)
P
(E ,
T )

8. = ¶ dT
....(3.a)
dE U
+ ¶ ÷ø
æ
ö ¶
T
çè
dU U
ö E
çè
÷ø
T E
æ
¶
P= ¶P dT
....(3.b)
+ ¶P ÷ø
æ
ö ¶
T
çè
dE
ö E
çè
d
÷ø
T E
æ
¶
Gunakan persamaan-persamaan (3) dengan persamaan (1)
dQ =du +EdP
ù
dT
é
+ ¶P ÷ø
ö çè
+ ¶P ÷ø
+ ¶ ÷ø
T E T E
+ ¶P ÷ø
æ
ö ¶
T
çè
dT E
dE U
+ ¶ ÷ø
æ
ö ¶
T
çè
+ ¶P ÷ø
æ
ö ¶
E
çè
dE U
dE E
dQ = ¶
U
dQ = ¶
U
ö E
çè
dT
T
dE
E
dT E
T
E
÷ø
T T E E
æ
¶
úû
êë
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
æ
ö ¶
çè
æ
ö ¶
çè
= ¶ dT
......(4)
+ ¶P ÷ø
ö T
çè
E
é
dE U
T
+ ¶P ÷ø
ö E
çè
E
é
dQ U
E
+ ¶ úû
T T E E
ù
úû
êë
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
ù
êë
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
Semua rumus pada peramaan (4) dibagi dengan dT, sehingga diperoleh
dT
dT
+ ¶P ÷ø
ö T
çè
E
U
T
dE
+ ¶ dT
úû
+ ¶P ÷ø
ö E
çè
E
U
E
dQ
dT
é
T T E E
ù
úû
êë
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
ù
é
= ¶ ÷ø
êë
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
çè
æ
ö + ÷ø
E
¶P U
dE
ö çè
+ ¶ úû
+ ¶P ÷ø
ö çè
E
dT
T
T
T T E E E
U
E
dQ
dT
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
ù
é
= ¶ ÷ø
êë
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
ö çè
æ ......(5)
Jika sistem dianggap benda pada intensitas listrik tetap dimana dE = 0, maka persamaan 5
menjadi
+ ÷ø
E
¶P U
ö çè
= ¶ ÷ø
T
T
E E E dQ
dT
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
çè
æ
ö .........(6)
Dari persamaan-persamaan (2) kemudian dikembangkan dengan beberapa besaran fisis pada
persamaan (6), maka diperoleh
........(7.a)
E
C = æ
¶
Q ö E ¶
÷ø
T
çè
......(7.b)
¶P
T
CVE
-e
= ÷ø
0
T
E
æ
ö ¶
çè
Jika sistem dianggap berada pada tetap maka pers (3) menjadi
+ ÷ø
E
¶P U
dE
ö çè
+ ¶ ÷ø
ù
+ ¶P ÷ø
ö çè
E
dT
T
T
T T E E E
U
E
dQ
dT
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
çè
æ
ö úû
é
= ¶ ÷ø
êë
÷ø
æ
¶
æ
ö ¶
çè
çè
æ
ö P P ..........(8)

9. Dari persamaan-persamaan (2) dikaitkan dengan besaran fisis pada persamaan (8),maka
diketahui
...........(9.a)
......(9.b)
¶P
ö çè
¶P
T
ö T
çè
Q
XV
CVE
¶
ö çè
e
-
= ÷ø
E
= ¶
ö çè
C .........(2.c)
i V
i
0
0
= ÷ø
æ
¶
® ÷ø
æ
¶
æ
¶
= ÷ø
æ
¶
T
T
T
T
E
e
Kondisi ke dua
U(P,T)
dQ =dU +pdP ...........(1)
= ¶ dT
.....(2)
dU U U
+ ¶ ÷ø
æ
ö ¶
T
çè
÷ø
T P
æ
ö ¶P
çè
= ¶ dT
....(3)
dQ U d U
P+ ¶ ÷ø
æ
ö ¶
T
çè
÷ø
ö çè
T P
æ
¶P
Dikali 1/dT
U d
= ¶
ö çè
T
U d
= ¶
ö çè
U
= ¶ ÷ø
U
P+ ¶
ö çè
U
P+ ¶
ö çè
P
dQ
dQ
dQ
C U
P
P P
P
P
= ¶
ö çè
÷ø
æ
¶
÷ø
æ
¶
çè
æ
ö P=
ö çè
÷ø
æ
¶
÷ø
æ
¶P
÷ø
æ
¶
÷ø
æ
¶P
T
T
dT
d
T
dT
dT
dT
dT
T
dT
dT
T
0
Kondsi 3
U E
P
( , )
U ( P
, T
)
dQ =dU + pdP ....(1)
+ ¶ ÷ø
ö çè
P ÷ø
æ
¶P
dU = ¶
U
æ
ö ¶
çè
P
dE U d
E
E
......(2)

10. + ¶ ÷ø
ö çè
P ÷ø
æ
¶P
dQ = ¶
U
æ
ö ¶
çè
P
dE U d
E
E
. ....(3)
Dikali 1/dT
U d
dT
dE
+ ¶ dT
÷ø
U
E
dQ
dT
E
P
ö çè
÷ø
æ
¶P
= ¶
æ
ö ¶
çè
P
dE=0
U d
dT
dQ
dT
E
P
= ¶
ö çè
÷ø
æ
¶P
BAB IV
PENUTUP
3.1. Kesimpulan

11. Berdasarkan rumus-rumus persamaan diatas didapat persamaan lempengan dielektrik
Dengan memanfaatkan persamaan fisisnya.
3.2. Saran
Lebih dideskripsikan atau di jelaskan lebih detail untuk mencari persamaan-persamaannya.

12. DAFTAR PUSTAKA
Halliday dan Resnick.1985.Fisika Jilid 1. Penerbit Erlangga: Jakarta.
Hamid, Ahmad Abu.2007.ebook Diktat Matakuliah Kalor dan termodinamika. Yogyakarta .
Tipler, Paul A.2001.Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1.Penerbit Erlangga: Jakarta.
Wibowo, Wahyu Kunto, dkk. ANALISIS KARAKTERISTIK BREAKDOWN VOLTAGE PADA
DIELEKTRIK MINYAK SHELL DIALA BPADA SUHU 300C-1300C.Jurnal Jurusan Teknik Elektro
Undip
Zemansky, M.W, Dittman, R.H. 1986. Kalor dan Termodinamika. Penerbit ITB: Bandung.