Teaching Slide

1. TERMODINAMIKATERMODINAMIKA
Energi dalam, Kalor, dan Kapasitas panas

2. v1
v2
dx
F (dorong)
TermodinamikaTermodinamika
Sistem sesuatu yang
diamati
Lingkungan  sesuatu di
luar sistem
Usaha yang dilakukan
dW = Fdx

3. Pengertian sistem danPengertian sistem dan
lingkunganlingkungan
Sistem
Lingkungan

4. Berbagai jenis sistemBerbagai jenis sistem

5. Hukum Termodinamika IHukum Termodinamika I
“Perubahan energi dalam (ΔU) dari sebuah sistem hanya
tergantung pada transfer panas ke dalam sistem (Q) dan kerja
yang dilakukan oleh sistem (W) dan tidak tergantung pada
proses yang terjadi.”
ΔU = Q - W

6. SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W=0
QU =∆
Sebuah sistem menyerap kalor dan sistem tidak menghasilkan kerja

7. SISTEM
LINGKUNGAN
W(+)
Sistem melakukan kerja dengan berekspansi terhadap lingkungannya
Dan tidak ada panas yang ditambahkan selama proses, energi
Meninggalkan sistem dan energi dalam berkurang
)()( −∆→+ UWJika
WU −=∆

8. SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W(+)
Ketika panas Q ditambahkan ke sistem sebagian dari energi yang ditambahkan
tetap tinggal dalam sistem, mengubah energi dalam sebesar ∆U; sisanya
meninggalkan sistem melakukan kerja
WQU −=∆ WUQ +∆=
HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

9. Ditransformasikan sebagai akibat perbedaan suhu  dari sistem panas
ke dingin.
-Panas merupakan faktor ekstensif (bergantung pada jumlah zat)
-Suhu merupakan faktor intensif (tidak bergantung pada jumlah zat)
Panas diberi simbol q, bergantung dari suhu, jenis zat dan banyaknya
zat  Kapasitas panas.
Kapasitas panas: Banyaknya panas yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhu suatu zat 1o
C
Panas Jenis: Banyaknya panas yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhu1 gram suatu zat 1o
C.
Kapasitas Panas Molar: Banyaknya panas yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu1 mol zat 1o
C.
PanasPanas

10. SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W(+)
SISTEM
LINGKUNGAN
Q (-) W(-)

11. Hukum Termodinamika IHukum Termodinamika I
 Kalor dan Usaha pada sistem dengan lingkungan dapat
dijelaskan :
1. Kalor ditambahkan ke sistem  Q +
2. Kalor dilepaskan dari sistem  Q –
3. Kerja dilakukan oleh sistem  W +
4. Kerja dilakukan pada sistem  W –
 Hukum termodinamika ke – I merupakan hukum kekekalan
energi.

12. EEnergi Dalam (nergi Dalam (∆∆U)U)
BENDA
MOLEKUL
ATOM
Energi Kinetik
Energi Potensial
Energi dalam (U) suatu sistem : jumlah energi kinetik seluruh partikel penyusunnya
ditambah seluruh energi potensial dari interaksi antara seluruh partikel itu
Ketika terjadi perubahan keadaan suatu sistem energi dalam dapat
berubah dari U1  U2
12 UUU −=∆

13. Energi Dalam Gas IdealEnergi Dalam Gas Ideal
U = (3/2) NkT atau U = (3/2) nRT
 Energi dalam dari gas ideal hanya merupakan fungsi dari
temperatur, sedangakan energi dalam gas nyata fungsi dari
tekanan (p), suhu (T), dan volume (V).
 Persamaan diatas hanya berlaku pada gas monoatomik (molekul
beratom satu).Contoh : He, Ne, Ar, dll.
 Untuk gas diatomik seperti O2, N2, Cl2 menggunakan bilangan
(5/2) karena memiliki 5 derajat kebebasan.

14. v1
p1
v
p2
p
v2
Proses Isotermal
Pada keadaan ini temperatur (T)
tetap, berarti ∆T = 0
U = (3/2) nR∆T U = 0
Sehingga :
Q = W W = nRT ln(V2/V1)

15. Proses Isokhorik
v1
p1
v
p2
p
Pada keadaan ini Volume (V)
tetap, berarti ∆V = 0
W = P∆V W = 0
Sehingga :
∆ U = Qv ∆ U = U2 – U1

16. Proses Isobarik
v1
v
p
v2
p1
Pada keadaan ini tekanan (p) tetap,
dengan kata lain tidak terjadi
perubahan dalam sistem
W = P∆V dan Qp = n Cp ∆T
Sehingga :
ΔU = Qp - W atau ∆ U = U2 – U1

17. v1
p1
v
p2
p
v2
T1
T2
Proses Adiabatik
Pada keadaan ini tidak terjadi
transfer panas yang masuk dan
keluar sistem, maka Q = 0
Sehingga :
ΔU = Q - W ΔU = - W
)(
1
1
2211
1
22
1
11
2211
VPVPW
VTVT
VPVP
−
−
=
=
=
−−
γ
γγ
γγ

18. Termodinamika Gas Ideal
WU −=∆Proses adiabatik
Proses isokhorik
QvU=∆
Proses isobarik WQpU −=∆
Proses isotermal WQ =

19. Contoh SoalContoh Soal
Sebuah pemanas air menggunakan listrik sebagai sumbernya digunakan untuk
memanaskan 3 kg air pada 80o
C. Usaha yang diberikan filamen pemanas 25 kJ
sementara panas yang terbuang karena konduksi sebesar 15 kkal. Berapa perubahan
energi internal sistem dan temperatur akhir ?

20. KAPASITAS PANAS DARI GAS IDEALKAPASITAS PANAS DARI GAS IDEAL
Kapasitas panas adalah banyaknya kalor yang diserap oleh gas untuk
menaikan suhunya. Kapasitas panas dapat terjadi pada volum tetap (CV)
atau tekanan tetap (CP)
Kapasitas panas molar
pada volum tetap (CV)
Kapasitas panas molar
pada tekanan tetap (CP)

21. dTnCdQ V=
dQdUdW =→=0
dTnCdU V=
Pada volum konstan sistem tidak melakukan kerja sehingga W = 0
Qv = n Cv ∆T
Kapasitas panas molar pada volum tetap (CKapasitas panas molar pada volum tetap (CVV))

22. dTnRdWdVPdW =→=
dTnCdQ P=
Karena P konstan perubahan volume sebanding dengan perubahan suhunya
Qp = n Cp ∆T
Kapasitas panas molar padaKapasitas panas molar pada tekanantekanan tetap (Ctetap (Cpp))

23. Nilai dari CNilai dari CPP dan Cdan Cvv hasil eksperimenhasil eksperimen

24. Hubungan antara panas jenis (CHubungan antara panas jenis (CPP) dan (C) dan (Cvv))

25. Grafik kapasitas panas pada volume tetap terhadap perubahan suhu
untuk gas diatomik seperti H2, Cl2, N2, O2, dll.
PPrinsip ekipartisi energi pada kapasitas panasrinsip ekipartisi energi pada kapasitas panas

26. V
P
C
C
=γ
Untuk gas CP selalu lebih besar daripada CV 1>γ
Untuk gas monoatomik RCV
2
3
= 67,1=γ
Untuk gas diatomik RCV
2
5
= 40,1=γ
RCC Vp +=
)(
1
1
2211
1
22
1
11
2211
VPVPW
VTVT
VPVP
−
−
=
=
=
−−
γ
γγ
γγ
Rasio Kapasitas PanasRasio Kapasitas Panas

27. Contoh SoalContoh Soal
1. Hitunglah jumlah panas (Q) yang diperlukan untuk menaikkan
temperatur 8 gr gas Helium dari 298 K ke 396 K pada tekanan tetap?
2. Suatu gas ideal monoatomik dalam sistem tertutup mengalami proses
reversible. Gas tersebut ditekan secara adiabatis dari keadaan awal 70o
C
dan 1 bar sampai 150o
C. Berapakah kalor , energi dalam, dan tekanan
akhir dari gas tersebut?