Fisika - TERMODINAMIKA

1. TERMODINAMIKA
KELOMPOK XIII

2. • Termodinamika adalah cabang fisika yang
mempelajari hubungan antara kalor dan usaha
mekanik.
• Kerja, Kalor dan Energi adalah konsep yang
mendasar dalam termodinamika
 Kerja = gaya x jarak ; kerja dilakukan selama
proses untuk menghasilkan suatu perubahan
 Energi = kapasitas sistem untuk melakukan kerja
 Kalor = energi sistem yang berubah sebagai hasil
perbedaan temperatur antara sistem dan
temperatur lingkungan.

3. Hukum Termodinamika I
Dalam termodinamika diperlukan suatu batasan yaitu
dengan memisahkan antara sistem dan lingkungan.
Sistem merupakan suatu batasan yang dipakai untuk
menunjukkan suatu benda (benda kerja) dan merupakan
pusat perhatian kita dalam suatu permukaan tertutup
Lingkungan merupakan segala sesuatu diluar sistem yang
mempengaruhi kelakuan sistem secara langsung

4. Pernyataan tentang kekekalan energi dalam sistem:
∆U = Q – W
Perubahan energi dalam (∆U) sistem =
kalor (Q) yang ditambahkan ke sistem
dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem
Pada sistem terisolasi Q = 0 dan W = 0
tidak ada perubahan energi dalam.

5. Contoh soal:
Kalor sebanyak 1000 J ditambahkan ke sistem sementara
kerja dilakukan pada (terhadap) sistem sebesar 500 J.
Berapa perubahan energi dalam sistem?
Jawab = ∆U = Q – W = ( + 1000 K ) – (-500 J) = 1500 J.
Perhatikan bahwa HK 1 dalam bentuk ∆U = Q – W
Q positip : KALOR DITAMBAHKAN KE SISTEM
Q negatip: KALOR DILEPASKAN OLEH SISTEM
W positip KERJA DILAKUKAN OLEH SISTEM
W negatip KERJA DILAKUKAN PADA SISTEM

6. 4 Macam Proses Termodinamika
1. Proses isobarik yaitu proses
termodinamika pada
tekanan tetap
ΔU = n CV ΔT
Q = ΔU + W = n CP ΔT

7. 2. Proses iskhorik yaitu proses
pada volume tetap
W = 0
ΔU = n CV ΔT
Q = ΔU = n CV ΔT

8. 3. Proses isotermal yaitu proses
pada temperatur tetap
ΔU = 0
W = P(V) dV
Q = W
Khusus untuk gas ideal berlaku
P V = tetap

9. 4. Proses adiabatik yaitu proses
tanpa pertukaran kalor
antara sistem dan lingkungan

10. Hukum Termodinamika II
Perumusan Kelvin: Tidak ada suatu proses
yang hasil akhirnya berupa pengambilan
sejumlah kalor dari suatu reservoar kalor dan
mengkonversi seluruh kalor menjadi usaha
Perumusan Clausius: Tidak ada proses yang
hasil akhirnya berupa pengambilan kalor dari
suatu reservoar kalor bersuhu rendah dan
pembuangan kalor dalam jumlah yang sama
kepada suatu reservoar yang bersuhu lebih
tinggi.

11. Mesin Kalor
Sebuah mesin kalor adalah sesuatu alat yang menggunakan
kalor/panas untuk melakukan usaha/kerja.
Mesin kalor memiliki tiga ciri utama:
1. Kalor dikirimkan ke mesin pada temperatur yang relatif
tinggi dari suatu tempat yang disebut reservoar panas.
2. Sebagian dari kalor input digunakan untuk melakukan kerja
oleh working substance dari mesin, yaitu material dalam
mesin yang secara ktual melakukan kerja (e.g., campuran
bensin-udara dalam mesin mobil).
3. Sisa dari kalor input heat dibuang pada temperatur yang
lebih rendah dari temperatur input ke suatu tempat yang
disebut reservoar dingin.

12. Efisiensi Mesin Carnot
Gambar ini melukiskan skema
mesin kalor.
QH menyatakan besarnya input
kalor, dan subscript H
menyatakan hot reservoir.
QC menyatakan besarnya kalor
yang dibuang, dan subscript C
merepresentasikan cold
reservoir.
W merepresentasikan kerja yang
dilakukan.

13. • Untuk menghasilkan efisiensi yang tinggi, sebuah
mesin kalor harus mengasilkan jumlah kerja yang
besar dari sekecil mungkin kalor input. Karenanya,
efisiensi, e, dari suatu mesin kalor didefinisikan
sebagai perbandingan antara kerja yang dilakukan
oleh mesin W dengan kalor input QH:
(2. 1)
• Jika kalor input semuanya dikonvesikan menjadi kerja,
maka mesin akan mempunyai efisiensi 1.00, karena W
= QH; dikatakan mesin ini memiliki efisiensi 100%.
H
Q
W
panas
Input
dilakukan
yg
Kerja
e 


14. • Sebuah mesin, harus mengikuti prinsip konservasi
energi. Sebagian dari kalor input QH diubah menjadi
kerja W, dan sisanya QC dibuang ke cold reservoir. Jika
tidak ada lagi kehilangan energi dalam mesin, maka
prinsip konservasi energi menghendaki bahwa:
QH = W + QC (2.2)
• Selesaikan persamaan ini untuk W kemudian
masukkan hasilnya ke dalam persamaan 2.1 akan
menghasilkan pernyataan lain untuk efisiensi e dari
sebuah mesin kalor:
(15.3)
H
C
H
C
H
Q
Q
Q
Q
Q
e 


 1

15. Contoh soal:
• Sebuah mesin mobil memiliki efisiensi 22.0% dan
menghasilkan kerja sebesar 2510 J. Hitung jumlah
kalor yang dibuang oleh mesin itu.
• Jawaban:
Dari persamaan 2.1 untuk efisiensi e, diperoleh
bahwa QH = W/e. Substitusikan hasil ini kedalam
persamaan 2.2, akan diketahui bahwa jumlah kalor
yang dibuang adalah
J
J
W
e
W
W
Q
Q H
C 8900
1
22
.
0
1
2510 













16. Entropi
Konsep entropi digunakan untuk
mengimbangi konsep ketidakteraturan
molekul benda baik terhadap kecepatan
rata-ratanya maupun keacakan
gerakannya akibat aliran panas
irreversibel

17. TERIMA KASIH
Wassalamualaikum wr wb