More Related Content
Similar to KESETIMBANGAN-TERMAL
Similar to KESETIMBANGAN-TERMAL (20)
More from jayamartha (20)
KESETIMBANGAN-TERMAL
- 5. 1. Pendahuluan. Suhu dan kalor merupakan suatu fenomena yang lain dalam bidang fisika. Kalau dalam mekanika keadaan setimbang suatu sistem mekanik dapat dinyatakan dalam besaran-besaran dasar seperti panjang , massa dan waktu maka dalam fenomena panas diperlukan besaran lain ; yaitu panas atau kalor • Suhu : menyatakan ukuran kuantitatif keadaan panas dinginnya suatu benda • Panas (kalor) : menyatakan ukuran energi panas yang terdapat pada suatu benda karena pengaruh perbedaan suhu 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 6. • Alat ukur suhu ( termometer) Prinsip kerja termometer adalah berdasarkan pada pemuaian atau panas yang dipancarkan • Standar skala suhu : Titik tripel air (273.16 0 C) Titik didih air (373.16 0 C) • Skala termometer : Perbandingan skala termometer Kelvin , Celcius , Rankine dan Fahrenheit 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id | 0 K 0 C 0 R 0 F Titik uap 373 100 672 212 Titik beku 273 0 492 32 Titikmutlak 0 -273 0 -460
- 7. • Hubungan antara suhu Celsius (t C ) dengan suhu Kelvin (T K ) t C = T K – 273.16 • Hubungan antara Rankin dengan Kelvin T R = 9 / 5 T K • Hubungan antara Celsius dengan Fahrenheit t C = 5 / 9 ( t F - 32 0 ) Kesetimbangan termal : beberapa buah sistem yang berada dalam keadaan tingkat suhu yang sama 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 8. 2. Pemuaian : Pemuaian adalah perubahan ukuran suatu benda sebagai akibat adanya perubahan suhu. Dikenal tiga macam pemuaian , yaitu : pemuaian panjang , pemuaian bidang dan pemuaian volum. • Pemuaian panjang , α = koefisien muai panjang ∆ L = α L ∆T ...........(01a) • Pemuaian bidang , β = koefisien muai luas ∆ A = β A ∆T , β = 2 α ……...(01b) • Pemuaian vol , γ = koefisien muai volum : ∆ V = γ V ∆T , γ = 3 α ………(01c) 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 9. - Tegangan termal : ... Pada berbagai bangunan , terdapat bagian-bagian .... tertentu yang dirancang secara khusus agar tidak ... dapat memuai atupun menyusut dikala suhu beru- .... bah.Karena ukuran bendanya tidak dapat berubah ........ maka dalam bahan akan terjadi tegangan yang .... disebut tegangan termal . .... Besarnya tegangan ( σ ) termal ini adalah : σ (=F/A) = Y (∆L/L 0 ) dengan ∆L = α L 0 ∆T atau σ = Y α ∆T …………..(02) Y = modulus Young , ∆T = kenaikan suhu α = koefisien muai panjang 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 10. 3. Peralihan wujud : Titik tripel : titik (suhu) dimana terdapat tiga macam wujud benda , yaitu : padat , cair dan gas • Kalor : merupakan energi panas • Satuan kalor : kalori 1 kalori = banyaknya energi panas yang diperlu kan untuk menaikkan suhu 1 gram benda sebesar 1 0 C I kal = 4.186 Joule atau 1 J = 0.24 kal • Kapasitas kalor ,C dan kapasitas kalor jenis , c : C = ∆ Q / ∆ T ...........(03) 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 11. c = C / m = (1/m) (∆Q/∆T) ..........(04) • Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda yang bermassa m dari suhu T 1 ke T 2 adalah : Q = mc (T 2 – T 1 ) .........(05) • Panas laten ,L (kal) : Penyerapan energi dapat terjadi pada suhu konstan yaitu ; saat terjadi perubahan wujud benda(meleleh , menguap, membeku dan lain- lain.) Banyaknya kalor yang diserap persatuan massa saat terjadi perubahan wujud adalah : Q = m L ……..(06) 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 12. • Asas Black : Q yang dilepas benda bersuhu tinggi = Q yang diterima benda bersuhu rendah Contoh 1 : Kalorimeter ( c CU = 0.093 kal / (gr. 0 C)) massa nya 100 gram , berisi 150 gram air dan 8 gram es. Ke dalam kalorimeter dimasukkan 100 gram timah ( c Pb = 0.031 kal / ( gr.0C )) bersuhu 200 0 C . Berapa suhu akhir sistem ? (c air = 1kal / (gr. 0 C)) Jawaban : Q dilepas = Q diterima Q dilepas = 100 gr x 0.031 kal/(gr. 0 C) x (200 0 C - t) 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 13. Q diterima = 8 gr x 80 kal/gr + (8 + 150)gr x kal/(gr. 0 C) x t + 100 gr x 0.093 kal/(gr. 0 C) x t 170.4 t = -20 0 C -> t = - 0.12 0 C t negatif berarti tidak semua es melebur Jumlah es yang melebur adalah : 80 gr x M = 100 gr x 0.31 kal/(gr. 0 C) x 200 0 C M = 7.78 gram 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 14. 4. Kalor dan Usaha Sering terjadi transformasi dari kalor menjadi usaha ataupun sebaliknya Proses ini harus memenuhi hukum kekekalan energi yaitu : • Kalor yang diterima = Usaha + perubahan energi dakhil dQ = dW + dU .......(07) Hukum Pertama Termodinamika • Usaha : W = ∫ p dV .......(08) Berbagai proses perubahandari kalor ke usaha atau sebaliknya • Proses adiabatic: Tidak ada kalor yang masuk ataupun keluar dari system, dQ = 0 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 15. pV γ = konstan W = ∫ p dV W = (p 1 V 1 - p 2 V 2 ) / (1 - γ ) ......(09) • Proses isotermis : Proses yang berlangsung pada suhu etap dU = 0 dQ = dW .....(10) • Proses isobaric : Proses berlangsung pada tekanan system tetap W = p (V2 - V1) ......(11) • Proses isovolum : Proses berlangsung pda volum tetap dW = 0 dU = dQ ......(12) 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 16. simulasi macam- macam proses http://www.walter-fendt.de/ph11e/gaslaw.htm 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 17. Contoh 1 : Luas penampang silinder baja adalah 0.1ft 3 . Silinder berisi 0.4 ft glyserin dan berpiston yang dapat menutup rapat silinder. Di atas piston diletakkan beban 6000 lb. Kemudian silinder dipanaskan dari 60 0 F manjadi 160 0 F. Pemuaian silinder diabaikan. Ditanayakan : a). Tambahan volum gliserin b). Usaha mekanik terhadap gaya beban 6000 lb yang dilakukan gliserin c). Panas yang ditimbulkan pada gliserin ( c = 0.58 kal/(gr. 0 C ) d). Perubahan energi dakhil gliserin. Jawaban : 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 18. a). ∆V = β x V 60 x ∆T = 0.4 ft 3 x 0.485 x 10 -3 / 0 0 x 5/9 x (160 -60) 0 F = 0.0108 ft 3 atau = 0.0108 ft 3 x m 3 /(0.3048ft ) 3 = 0.38 m 3 b ). W = p ∆V = F/A x ∆V = 6000 lb/(0.1 ft 2 ) x 0.0108 ft 3 = 648 lb-ft atau = 648 lb-ft x (1.356 J/ lb-ft) = 879 J c). Q = m c ∆T = 0.4 ft 3 x 1.26 x 62.4 lb/ ft 3 x 0.58 Btu/ 0 F x (160 - 60) 0 F = 1827 Btu atau = 1827 Btu x 252 kal/Btu = 460.4 kkal. 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 19. d). Perubahan tenaga dakhil : U = Q - W = (1827 x 778 - 648 ) lb – ft = 1420758 lb - ft 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 20. Rangkuman : 1. Suhu merupakan ukuran dari panas / dinginnya suatu benda . * Alat pengukur suhu adalah termometer Kkasifikasi skala termometer : - Termometer Celsius , 0 C - Termometer Fahrenheit , 0 F ; t F = 9/5(t C ) + 32 0 F - Termometer Kelvin , 0 K ; T 0 K = t C + 273 0 K 2. Pemuaian panjang , ∆L [m] : ∆ L = α L 0 ∆T ; α = koefisien muai panjang L 0 = panjang awal ∆ T = kenaikan suhu 3. Tegangan termal , σ [N/m 2 ] : σ = Y α ∆T ; Y = modulus Young 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 21. 4. Peralihan wujud Titik tripel : titik (suhu) dimana terdapat tiga macam wujud benda , yaitu : padat , cair dan gas • Kalor : merupakan energi panas • Satuan kalor : kalori 1 Joule = 0.24 kal • Kapasitas kalor spesifik , c (kal/(gr. 0 C) c = (1/m) (∆Q/∆T) ; m =massa benda ∆ Q = pertambahan kalor • Panas laten , L (kal/gr) : Banyaknya kalor yang dilepas/diserap pada saat terjadi perubahan wujud benda . 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 22. 5 . Azas Black Q yang dilepas benda bersuhu tinggi = Q yang diterima benda bersuhu rendah 6. Kalor dan usaha • Kalor yang diterima = Usaha + perubahan energi dakhil(dalam) dQ = dW + dU Hukum Pertama Termodinamika 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |
- 23. << CLOSING>> Setelah mengikuti dengan baik seluruh materi bahasan dalam pertemuan ini, mahasiswa diharapkan sudah dapat menyelesaikan/menghitung masalah-masalah yang ada kaitannya dengan suhu dan kalor serta mampu mengaplikasikannya dalam bidang sistem komputer. 03/03/11 © 2010 Universitas Negeri Jakarta | www.unj.ac.id |