Dokumen tersebut membahas tentang termodinamika, meliputi konsep-konsep seperti usaha sistem terhadap lingkungan, hukum pertama dan kedua termodinamika, proses-proses termodinamika seperti isobarik, isotermik, dan adiabatik, serta siklus Carnot dan efisiensi mesin kalor.

1. Nama kelompok :
Imroatuz zuhriyah (01)
Divi Aditya R. P. (12)
Lilik Choiriyah (15)

2. TERMODINAMIKA

3. A. Usaha Sistem Terhadap Lingkungan
Gas dalam silinder tertutup melakukan
usaha terhadap lingkungan
W = P(V2 – V1)
Keterangan:
W = usaha (J)
P = tekanan tetap (N/m2)
V1 = volume awal (m3)
V2 = volume akhir (m3)

4. P (+) maka W (+) → sistem melakukan usaha terhadap lingkungan)
bila gas memuai (V2>V1) atau arah lintasan proses ke kanan
P (–) maka W (–) → sistem menerima usaha dari lingkungan)
bila gas memuai (V2<V1) atau arah lintasan proses ke kiri

5. D. Proses Termodinamika
1. Proses Isobarik
Proses isobarik adalah proses gas dalam
ruang tertutup yang berlang- sung pada
tekanan tetap.
Gas melakukan usaha sebesar
Proses isobarik
Grafik tekanan P terhadap volume V
1 2
1 2
V V
T T
  2 1W P V V

6. W = nRT in V2/V1
2. Proses Isothermal
Proses isotermik adalah proses gas dalam ruang tertutup yang
berlangsung pada suhu tetap.
Besarnya usaha adalah
Grafik pada proses isotermik
P1.V1 =P2 V2

7. 3. Proses Isokorik
Proses isokorik adalah proses gas dalam ruang tertutup yang
berlangsung pada volume tetap.
Grafik pada proses isokorik
=
Jadi, pada proses isokorik, besarnya kalor yang diberikan digunakan untuk
mengubah energi dalam.
W= P. V = P.0 = 0

8. W= (P1V1-P2V2)
4. Proses Adiabatik
Proses adiabatik adalah proses gas dalam ruang tertutup yang
ber lang sung dengan tidak ada panas atau kalor yang masuk
dan keluar.
Usaha Gas pada Proses Adiabatik
 
 


1 1
1 1 2 2
1 1 2 2
TV T V
PV PV
=
CP
CV

9. B. 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
Keterangan:
W = usaha (segala bentuk usaha) (J)
Q = jumlah kalor (J)
∆U = perubahan energi dalam gas (J)
Q = ∆U + W
 Apabila sistem menerima kalor, Q bernilai positif (Q).
 Apabila sistem melepaskan kalor, Q bernilai negatif (–Q).
 Apabila sistem melakukan kerja, W bernilai positif (W).
 Apabila sistem menerima kerja, W bernilai negatif (–W).

10. C. Kapasitas Kalor
Jumlah kalor yang diperlukan atau dilepas oleh gas untuk
menaikkan atau menurunkan suhu tiap satu satuan kelvin
disebut kapasitas kalor gas (C).
Q = C ∆T C = Q /∆T

11.  Kalor jenis gas pada proses volume tetap (CV)
dirumuskan:
 Kalor jenis gas pada proses tekanan tetap (CP)
dirumuskan
= 3/2 nR



V
V
Q
C
T
= 5/2 nR


P
P
Q
C
T
 Kapasitas kalor pada tekanan tetap terhadap kapasitas
kalor pada volume tetap, dirumuskan:
CP = CV + nR

12. 1. Gas Monoatomik
Besar energi dalam gas monoatomik adalah
Besarnya kapasitas kalor pada volume tetap untuk gas
monoatomik adalah:
  
3
U nR T
2

 

P
3
nR T
32C nR
T 2

13.  Besar kapasitas kalor pada tekanan tetap
untuk gas monoatomik yaitu:
 Besarnya tetapan Laplace untuk gas
monoatomik adalah
  P
V
C
1,67
C
P
5
C nR
2

14. 2. Gas Diatomik
a. Pada Suhu Rendah (T < 100 K)
Kapasitas kalor pada volume tetap:
Molekul gas diatomik
pada suhu rendah,
bertranslasi
V
3
C nR
2
Kapasitas kalor pada tekanan tetap:
P
5
C nR
2

15. b. Pada Suhu Sedang (100 K < T < 5.000 K)
Besarnya kapasitas kalor pada tekanan tetapnya
adalah
Besarnya kapasitas kalor pada volume tetap untuk gas ini,
yaitu:
Besarnya tetapan Laplace untuk gas
diatomik pada suhu sedang adalah Molekul gas diatomik pada
suhu sedang, bertranslasi
dan berotasi
V
5
C nR
2
P
7
C nR
2
  P
V
C
1,4
C

16. c. Pada Suhu Tinggi (T > 5.000 K)
Besar kapasitas kalor pada volume tetap
untuk gas diatomik pada suhu tinggi
Besar kapasitas kalor pada tekanan tetap
untuk gas tersebut adalah
Besarnya tetapan Laplace gas diatomik
pada suhu tinggi adalah
Molekul gas diatomik pada
suhu tinggi, berotasi,
bertranslasi, dan bervibrasi
V
7
C nR
2
P
9
C nR
2
  P
V
C
1,28
C

17. 3. Energi Dalam Gas
Energi dalam adalah energi yang dimiliki benda karena aktivitas
antarmolekulmolekulnya.
Besarnya perubahan energi dalam adalah:
∆U = U2 – U1
Keterangan:
∆U = perubahan energi dalam (J)
U1 = energi dalam keadaan awal (J)
U2 = energi dalam keadaan akhir (J)
Energi dalam untuk gas monoatomik adalah
Sedangkan energi dalam untuk gas diatomik

3
U NkT
2
 
5 5
U NkT nRT
2 2

3
U nRT
2

18. Perubahan energi dalamnya untuk gas monoatomik:
Sedangkan perubahan energi dalam untuk gas diatomik:
Keterangan:
∆U = perubahan energi dalam (J)
N = banyak partikel gas
n = jumlah mol gas (mol)
R = konstanta gas umum (J/mol.K)
k = konstanta Boltzmann (J/K)
T1 = suhu awal (K)
T2 = suhu akhir (K)
 
 
    
    
2 1
2 1
3 3
U Nk T Nk T T
2 2
3 3
U nR T nR T T
2 2
 
 
    
    
2 1
2 1
5 5
U Nk T Nk T T
2 2
5 5
U nR T nR T T
2 2

19. E. Hukum II Termodinamika
• “Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke
benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan
dalam arah kebalikannya.”
• “Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja
dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari
sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha
luar.”
• “Total entropi semata tidak berubah ketika proses reversibel
terjadi dan bertambah ketia proses irreversibel.”

20. 1. Siklus Carnot
Siklus adalah suatu rangkaian proses yang berjalan sedemikian rupa
sehingga pada akhirnya kembali kepada keadaan semula.
Siklus ABCA
Pada gambar di samping:
• proses AB isokorik,
● proses BC isotermik,
● proses CA isobarik.
Proses itu membentuk satu siklus ABCA.
Mesin Carnot bekerja secara reversibel (dapat bekerja bolak-balik)
yang idealnya bekerja dengan dua proses isotermik dan dua proses
adiabatik.

21. Untuk memahami proses siklus Carnot tersebut, perhatikan
gambar berikut!
Bagan siklus Carnot (a)
isotermis,(b) adiabatis, (c)
isotermis, dan (d) adiabati
a. Proses a – b
terjadi pemuaian isothermal
pada suhu T1. Pada proses ini
sistem menyerap kalor Q1 dari
reversior suhu tinggi T1 dan
melakukan usaha Wab

22. b. Proses b – c
Gas mengembang secara
adiabatis. Pada
proses ini, gas melakukan
usaha (Wbc) hingga suhunya
turun dari T1 menjadi T2.
Bagan siklus Carnot (a)
isotermis,(b) adiabatis, (c)
isotermis, dan (d) adiabati

23. c. Proses c – d
Terjadi pemampatan
isothermal pada suhu T2. pada
proses ini sistem menerima
usaha Wcd dan melepas kalor
Q2 ke reservior bersuhu
rendah
Bagan siklus Carnot (a)
isotermis,(b) adiabatis, (c)
isotermis, dan (d) adiabati

24. d. Proses d – a
Terjadi pemampatan adiabatik.pada
proses ini suhu sistem naik dari T2
menjadi T1 akibat menerima usaha
Wda
Pada proses di atas telah terjadi
perubahan energi kalor menjadi usaha.
Mesin yang melakukan proses dengan
mengubah energi panas (kalor) menjadi
usaha disebut mesin panas atau mesin
kalor.
Bagan siklus Carnot (a)
isotermis,(b) adiabatis, (c)
isotermis, dan (d) adiabati

25. 2. Efesiensi Mesin Kalor
Keterangan:
ή = efisiensi mesin Carnot (%)
W = usaha (J)
Q1 = kalor yang diserap (J)
  
1
W
100%
Q
 
    
 
2
1
Q
1 100%
Q
Keterangan:
Q1 = kalor yang diserap (J)
Q2 = kalor yang dilepas (J)
Sehingga efisiensi mesin Carnot dapat
dinyatakan: Keterangan:
T1 = suhu pada reservoir suhu tinggi (K)
T2 = suhu pada reservoir suhu rendah (K) 
    
 
2
1
T
1 100%
T

26. 3. Mesin Pendingin
Skema mesin Kalor
Berdasarkan skema gambar di samping, bahwa
kalor pada reservoir suhu rendah
Q2 oleh usaha dari luar W dipindahkan ke
reservoir suhu tinggi Q1.
Jika koefisien daya kerja mesin
ditulis K maka:
Daya kerja mesin pendingin dapat ditentukan
dari perbandingan kalor
Q2 yang dipindahkan dengan usaha W
 

2 2
1 2
Q T
K K
W T T

27. Entropi
• Entropi adalah 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

28. Contoh” soal
1. Suatu gas ideal
mengalami proses
ekspansi isobarik
kemudian
isothermal seperti
pada grafik P-V.
a. Proses ekspansi
isobarik
b. Pemampatan
isothermal
10 20 30 40 V (L)P(Mpa)

29. Contoh” soal
2. Sebuah mesin kalor yang bekerja antara reservior
kalor bersuhu rendah 27 C dan reservior bersuhu
tinggi T1 C , di tingkatkan efisiensi maksimumnya
dari 25% hingga menjadi 50% dengan menaikkan
suhu T1 menjadi T2 C. Tentukan nilai T1 dan T2

30. 3. Satu Kg es dicairkan dan di ubah menjadi air pada 0
o
C. Hitung perubahan entropinya. Asumsikan bahwa
pelelehan berlangsung secara reversibel. Kalor lebur
air 3,34 x 105 j/Kg
Contoh” soal