Dokumen tersebut membahas konsep-konsep dasar termodinamika seperti energi dalam, usaha, kalor, dan berbagai proses termodinamika seperti isotermal, adiabatik, isobaris. Secara ringkas, dokumen menjelaskan hubungan antara panas, kerja dan energi serta perubahan yang terjadi pada suatu sistem akibat proses-proses tersebut sesuai dengan hukum-hukum termodinamika.

1. THERMIDINAMIKA
Drs. Agus Purnomo
aguspurnomosite.blogspot.com

2. PENGERTIAN TERMODINAMIKA
Pengertian Menurut Bahasa
Termodinamika berasal dari bahasa Yunani,
yaitu thermos yang berarti panas, dan
dynamic yang berarti perubahan.
Pengertian Secara Umum
Secara umum mempunyai pengertian kajian
mengenai kalor (panas) yang berpindah.

3. • Termodinamika mempelajari hubungan antara panas, kerja dan
energi serta perubahan-perbahan yang diakibatkannya terhadap
sistem
• Sistem kesetimbangan dalam termodinamika
1. Kesetimbangan termal
2. Kesetimbangan mekanik
3. Kesetimbangan material
Istilah – istilah penting dalam termodinamika kimia :
• sistem : bagian dari alam semesta yang kita amati atau yang
dipelajari
• lingkungan : bagian diluar sistem yang yang masih berpengaruh
atau dipengaruhi oleh sistem
• Batas (boundary) : bagian yang memisahkan sistem dengan
lingkungan.
KONSEP-KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

4. Usaha Luar
Usaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor
ditambahkan (dipanaskan) atau kalor dikurangi
(didinginkan) terhadap sistem. Jika kalor
diterapkan kepada gas yang menyebabkan
perubahan volume gas, usaha luar akan
dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang
dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari
volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada
tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali
tekanan dengan perubahan volumenya.
𝑊 = 𝑝∆𝑉 = 𝑝(𝑉2 − 𝑉1)

5. Secara umum, usaha dapat dinyatakan
sebagai integral tekanan terhadap
perubahan volume yang ditulis sebagai
𝑊= 𝑝
𝑉1
𝑉1
𝑑𝑉
Usaha Luar

6. Energi Dalam (U)
Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu
dikatakan memiliki energi dalam. Energi dalam
gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan
merupakan sifat mikroskopik gas tersebut.
Meskipun gas tidak melakukan atau menerima
usaha, gas tersebut dapat memiliki energi yang
tidak tampak tetapi terkandung dalam gas
tersebut yang hanya dapat ditinjau secara
mikroskopik.

7. Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas
partikel-partikel yang berada dalam keadaan gerak
yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi
kinetik rata-rata dari seluruh partikel yang bergerak.
Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas.
Jadi, energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah
keseluruhan energi kinetik dan potensial yang
terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di
dalam gas tersebut dalam skala mikroskopik. Dan,
energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak
gas. Oleh karena itu, perubahan suhu gas akan
menyebabkan perubahan energi dalam gas.
Energi Dalam (U)

8. Secara matematis, perubahan energi dalam gas
dinyatakan sebagai untuk gas monoatomik
∆𝑈 =
3
2
𝑛𝑅∆𝑇
Untuk gas diatomik
∆𝑈 =
5
2
𝑛𝑅∆𝑇
Energi Dalam (U)

9. Usaha (W)
Usaha alias kerja merupakan proses
perpindahan energi melalui cara-cara mekanis.
Usaha dalam gerak translasi :
Usaha dalam gerak rotasi:
Usaha pada termodinamika :
𝑊 = 𝐹. 𝑠
𝑊 = 𝜏. 𝜃
𝑊 = 𝑝∆𝑉 = 𝑝(𝑉2 − 𝑉1)

10. Kalor (Q)
Kalor mengalir dari benda bersuhu tinggi ke
benda yang bersuhu rendah, dan akan berhenti
hingga suhu kedua benda sama. Kalor bukanlah
suatu jenis energi, melainkan energi yang
berpindah. Jadi dapat disimpulkan bahwa kalor
adalah energi yang berpindah akibat adanya
perbedaan suhu.

11. Proses Termodinamika
Proses termodinamika
Operasi yang menyebabkan keadaan sistem berubah
Ada beberapa jenis proses termodinamika :
Proses Isotermis , dT = 0, tidak ada perubahan temperatur sistem
Proses Adiabatik, dq = 0, tidak ada pertukaran panas antara sistem dengan
lingkungan
Proses Isobaris , dP = 0, tekanan sistem konstan
Proses Isokoris, dV = 0, tidak ada perubahan volume sistem
Proses Siklis, dU = 0, dH = 0, Sistem melakukan beberapa proses yang
berbeda tetapi akhirnya kembali pada keadaan semula
Proses reversibel (Proses dapat balik ) : suatu proses yang berlangsung
sedemikian hingga setiap bagian yang mengalami perubahan dikembalikan
pada keadaan semula tanpa menyebabkan suatu perubahan lain.
Proses irreversibel (proses tak dapat balik) : proses yang berlangsung dalam
satu tahap, arahnya tak dapat dibalik kecuali dengan tambahan energi luar

12.  PROSES-PROSES TERMODINAMIKA
 Proses Isobarik (1)
 Tekanan konstan
 Proses Isotermis (2)
 Temperatur kontan
 Proses Adiabatis (3)
 Tidak ada kalor yang hilang
Proses Isokorik (4)
 Volume konstan
Proses-proses Termodinamika Gas

13. Proses-proses Termodinamika Gas
a. Proses isobarik
Proses isobarik adalah proses perubahan keadaan gas
pada tekanan tetap. Persamaan keadaan untuk proses
isobarik adalah
atau
Ini adalah hukum Gay Lussac. Sedangkan
rumus usahanya adalah
C
T
V

1
1
2
2
T
V
T
V

)
( 1
2 V
V
p
V
p
W 




14. PROSES ISOBARIK
V
p
)
V
V
(
p
W
tan
kons
p
pdV
W
i
f
V
V
f
i





 
 KERJA :
 KALOR
)
T
T
(
nC
T
nC
Q i
f
P
P 



T
nC
T
nR
T
nC
U
R
C
C
T
nR
V
p
nRT
pV
V
p
T
nC
U
W
Q
U
V
P
V
P
P
























 PERUBAHAN ENERGI DALAM :
R = Konstanta gas universal = 8.31 J/mol.K
CP = Kapasitas panas tekanan konstan

15. PROSES ISOKHORIK
0
W
V
V
pdV
W
i
f
V
V
f
i



 
 KERJA :
 KALOR
)
T
T
(
nC
T
nC
Q i
f
V
V 



T
nC
U
W
Q
U V






 PERUBAHAN ENERGI DALAM :
n = Jumlah mol
CV = Kapasitas panas volume konstan

16. c. Proses isotermal
Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini
dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan,
tidak terjadi perubahan energi dalam dan berdasarkan hukum I
termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan
sistem (Q = W ).
Persamaan keadaan untuk proses isokhorik adalah
, karena T tetap maka :
atau
C
T
pV

C
pV  1
1
2
2 V
p
V
p 
Proses-proses Termodinamika Gas

17. PROSES ISOTERMIS
i
f
V
V
V
V
V
V
ln
nRT
dV
V
nRT
W
pdV
W
V
nRT
p
tan
kons
T
nRT
pV
:
Ideal
Gas
f
i
f
i









 KERJA :
 KALOR
i
f
V
V
V
ln
nRT
T
nC
W
U
Q
W
Q
U 









T
nC
U V


 PERUBAHAN ENERGI DALAM :
 KALOR :

18. d. Proses Adiabatik
Proses adiabatik adalah proses perubahan
keadaan sistem tanpa adanya kalor yang
masuk ke atau keluar dari sistem (gas), yaitu Q
= 0.
atau
atau
tetap
PV 

tetap
TV 
 )
1
(


2
2
1
1 V
P
V
P 
)
1
(
2
2
)
1
(
1
1





V
T
V
T
Proses-proses Termodinamika Gas

19. PROSES ADIABATIK
 
1
i
1
f
V
V
1
V
V
V
V
V
V
1
C
V
1
1
C
W
dV
CV
pdV
W
CV
V
C
p
tan
kons
pV
:
Adiabatik
f
i
f
i
f
i





























 KERJA :
1
C
C
V
P



C
W
V
p
V
p
C
pV f
f
i
i



 



20.  
i
i
f
f V
p
V
p
1
1
W
U
W
Q
U
0
Q 











 PERUBAHAN ENERGI DALAM :
   
i
i
f
f
1
i
i
i
1
f
f
f
f
f
i
i
V
p
V
p
1
1
V
V
p
V
V
p
1
1
W
V
p
V
p
C
pV






















 
1
i
1
f V
V
1
C
W 










21. Dengan > 1, merupakan hasil perbandingan kapasitas kalor gas
padatekanan tetap CP dan kapasitas kalor pada volume tetap CV. Yang
disebut konstanta Laplace.
Usaha yang dilakukan oleh sistem (gas) hanya mengubah energi dalam,
sebab sistem tidak menerima ataupun melepas kalor. Besarnya usaha
yang dilakukan oleh sistem dapat ditentukan dengan menerapkan
rumus umum usaha, maka diperoleh persamaan

V
P
C
C


)
(
1
1
2
2
1
1 V
P
V
P
W 




22. W Q U
Isokhorik 0
Isobarik
Isotermis 0
Adiabatik 0
T
nCV T
nCV
T
nCV
W
Q
U 


1
f
V
V
ln
nRT
1
f
V
V
ln
nRT
 
f
f
i
i V
p
V
p
1
1



)
V
V
(
p i
f  T
nCV
T
nCP

23. Hukum I Termodinamika
Jika kalor diberikan kepada sistem, volume
dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan
terlihat mengembang dan bertambah panas).
Sebaliknya, jika kalor diambil dari sistem,
volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem
tampak mengerut dan terasa lebih dingin).
Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting
dan salah satu bentuk dari hukum kekekalan
energi.

24. Sistem yang mengalami perubahan volume akan
melakukan usaha dan sistem yang mengalami
perubahan suhu akan mengalami perubahan
energi dalam. Jadi, kalor yang diberikan kepada
sistem akan menyebabkan sistem melakukan
usaha dan mengalami perubahan energi dalam.
Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan
energi dalam termodinamika atau disebut
hukum I termodinamika.
Hukum I Termodinamika

25. Secara matematis, hukum I termodinamika dituliskan
sebagai
𝑄 = 𝑊 + ∆𝑈
Secara sederhana, hukum I termodinamika dapat
dinyatakan sebagai berikut.
Jika suatu benda (misalnya krupuk) dipanaskan (atau
digoreng) yang berarti diberi kalor Q, benda (krupuk)
akan mengembang atau bertambah volumenya yang
berarti melakukan usaha W dan benda (krupuk) akan
bertambah panas yang berarti mengalami perubahan
energi dalam U
Hukum I Termodinamika

26. Hukum I Termodinamika
Untuk setiap proses, apabila kalor Q diberikan kepada sistem
dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan
energi dalam :
U = Q – W
Perjanjian tanda untuk W dan Q:
1. W (+) → sistem melakukan usaha terhadap
lingkungan
2. W (–) → sistem menerima usaha dari lingkungan
3. Q (+) → sistem menerima kalor dari lingkungan
4. Q (–) → sistem melepas kalor pada lingkungan
perubahan energi dalam

27. Siklus Termodinamika
A – B proses isotermal
B – C proses isobarik
C – A proses isokhorik
Usaha W yang dilakukan oleh
sistem untuk satu siklus sama
dengan luas daerah yang
diarsir pada diagram PV
siklus carnot

28. MESIN-MESIN KALOR
H
C
H
C
H
H
C
H
Q
Q
1
Q
Q
Q
Q
W
Q
Q
W 








 = Efisiensi mesin kalor

29. MESIN-MESIN PENDINGIN
1
W
Q
W
W
Q
W
Q
COP
Q
Q
W C
C
C
C
H 







COP = Coefficient Of Performance mesin pendingin

30. Hukum II Termodinamika
Formulasi Kelvin-Planck menyatakan
bahwa tidak mungkin untuk membuat sebuah
mesin kalor yang bekerja pada suatu siklus yang
semata-mata mengubah energi panas yang
diperoleh dari suatu sumber pada suhu tertentu
seluruhnya menjadi usaha mekanik.

31. Hukum kedua termodinamika juga
menjelaskan bahwa kalor mengalir secara
spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda
yang bersuhu rendah dan tidak pernah secara
spontan mengalir ke arah yang sebaliknya.
Sesuai dengan Formulasi Clausius yang
menyatakan bahwa “Tidak mungkin untuk
membuat sebuah mesin kalor yang bekerja
semata-mata memindahkan energi panas dari
suatu benda dingin ke benda panas.”
Hukum II Termodinamika

32. Pengertian entropi
• Besaran termodinamika yang menyertai
perubahan setiap keadan dari keadaan awal
sampai keadaan akhir sistem.
• Menyatakan ukuran ketidakteraturansuatu
sistem
• Sistem yang memiliki entropi tinggi berarti
sistem tersebut makin tidak teratur

33. Mesin Carnot
Mesin Carnot adalah mesin kalor hipotesis
yang beroperasi dalam siklus yang disebut siklus
Carnot. Sebuah siklus termodinamika terjadi
ketika suatu sistem mengalami rangkaian
keadaan yang berbeda dan akhirnya kembali
keadaan semula. Dalam siklus ini, sistem dapat
melakukan usaha terhadap lingkungannya,
sehingga disebut mesin kalor.

34. Kapasitas Kalor Gas
Kapasitas kalor (C) adalah jumlah kalor yg
diperlukan untuk menaikkan temperatur dari
suatu sampel bahan sebesar 1K.

35. aguspurnomosite.blogspot.com