Dokumen tersebut membahas Hukum Pertama Termodinamika dan penerapannya pada berbagai proses termodinamika seperti proses isotermal, isobarik, isokhorik, dan adiabatik. Hukum ini menjelaskan hubungan antara kalor, energi dalam, dan kerja pada suatu sistem. Diberikan juga contoh soal penerapan hukum pertama termodinamika untuk menghitung perubahan energi dalam, kerja, dan kalor yang diperluk

1. 1
Hukum I Termodinamika dan Penerapannya
A. Hukum I Termodinamika
Hukum I Termodinamika berkaitan dengan Hukum kekekalan energi untuk sebuah
sistem yang sedang melakukan pertukaran energi dengan lingkungan dan memberikan
hubungan antara kalor, energi, dan usaha. Hukum I termodinamika menjelaskan hubungan
antara kalor yang diterima dengan kalor yang dilepas oleh sistem ke lingkungan dan usaha yang
dilakukan oleh sistem, serta perubahan energi dalam yang ditimbulkannya. Dimisalkan suatu
sistem menerima kalor ( Q) maka kalor tersebut tidak hanya digunakan untuk mengubah energi
dalam (U), tetapi juga dipakai untuk melakukan usaha (W).
Sehingga tidak ada energi yang hilang, tetapi energi tersebut berubah bentuk menjadi energi
lain dan jumlah energi totalnya selalu tetap.
Bunyi Hukum I Termodinamika sebagai berikut :
“ Jika sejumlah kalor (Q) diberikan pada sistem, maka kalor tersebut sebagian oleh sistem
untuk melakukan usaha (W) dan sisanya (Q-W) sama dengan perubahan suhu (U) sistem”
Pernyataan tersebut, ditulis secara matematis :
𝑄 = 𝑊 + ∆𝑈 ………………………………………………………………..(1)
∆𝑈 = 𝑈 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑈 𝑎𝑤𝑎𝑙 = 𝑈2 − 𝑈1………………………………..(2)
Keterangan :
Q = kalor yang dilepas/diserap sistem (J)
U = perubahan energi dalam (J)
W = Usaha yang dilakukan/diberikan pada gas (J)
Perjanjian tanda untuk Q dan W yaitu :
1. Usaha (W) bertanda positip (+) jika sistem melakukan usaha,
2. Usaha (W) bertanda negative (-), jika sistem diberi/dikenai usaha
3. Kalor (Q) bertanda positif (+), jika sistem menerima kalor.
4. Kalor (Q) bertanda negative (-), jika sistem kehilangan/melepas kalor

2. 2
Pada saat awal pembelajran termodinamika, kita telah mempelajari proses-proses
termodinamika, yang terdiri dari 4 proses : proses isobaric, proses isokhorik, proses
isothermal dan proses adiabatic. Kita juga telah mempelajari tentang teorema ekipartisi
energi bahwa
Energi dalam (U) dirumuskan :
𝑈 =
3
2
𝑁 𝑘𝑇 =
3
2
n RT ………………………………………………………….(3)
Pada sistem yang mengalami perubahan suhu , dari suhu awal T1 menjadi T2 maka
perubahan energi dalamnya dapat dituliskan :
U = U2-U1 =
3
2
N.k.(T2-T1)=
3
2
N.k.T ………………………………………………..(4)
Atau U = U2-U1 =
3
2
n.R(T2-T1)=
3
2
n.R.T ………………………………………...(5)
Karena
P.V = nRT
Maka U = U2-U1 =
3
2
(p2V2-P1V1)=
3
2
 (PV) ……………………………………..(6)
B. Penerapan Hukum I Termodinamika pada proses-proses termodinamika:
1. Proses Isotermal
Proses isotermal terjadi pada suhu tetap (T=0), sehingga U =
3
2
n.R.T = 0,
berdasarkan Hukum I termodinamika , maka :
Q = U + W
Q = 0 + W
Pada proses isothermal, W = n.R.T ln (V2/V1), maka Hukum I termodinamika pada proses
isothermal dapat dituliskan :
𝑄 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 𝑙𝑛
𝑉2
𝑉1
…………………………………………………………..(7)

3. 3
2. Proses isobarik
Proses Isobarik, adalah proses yang terjadi pada tekanan konstan (P = 0), sesuai
Hukum I termodinamika, maka
Q = U + W
Karena persamaan U =
3
2
 (PV), dan P konstan, maka U =
3
2
P.V sehingga
𝑄 =
3
2
𝑃, ∆𝑉 + 𝑃. ∆𝑉.
𝑄 =
5
2
𝑃. ∆𝑉……………………………………………………(8)
3. Proses Isokhorik
Proses isokhorik terjadi pada volume tetap (V=0), sehingga W= P.V=0.
Berdasarkan hukum I termodinamika maka:
Q= U +W
Q = U + 0
𝑄 =
3
2
𝑛. 𝑅 (𝑇2 − 𝑇1 ) =
3
2
𝑛𝑅 . ∆𝑇………………………………………….(9)
4. Proses Adiabatik
Dalam proses adiabatic tidak ada pertukaran energi antara sistem dan lingkungan
(Q=0). Berdasarkan Hukum I Termodinamika, maka ;
Q= U +W
0 = U + W
W=-U
𝑊 = −
3
2
𝑛. 𝑅 (𝑇2 − 𝑇1 ) = −
3
2
𝑛𝑅 . ∆𝑇………………………………………….(9)
Contoh aplikasi hukum I termodinamika yaitu termos air panas yang sering dipakai di rumah
tangga.

4. 4
Bagian dalam termos dari selubung kaca yang
bagian dalamnya hampa udara. Bagian
selubung kaca ini dilapisi dengan logam tipis
terbuat dengan tujuan untuk memantulkan
panas, sehingga panas terjaga dan tidak
terjadi pertukaran kalor dengan lingkungan.
Contoh Soal
Sejumlah 2 mol gas helium suhunya dinaikkan dari 00 C menjadi 1000 C pada tekanan tetap. Jika
constants gas umum R = 8,314 J/mol.K, tentukan ;
a. Perubahan energi dalam,
b. Usaha yang dilakukan gas,
c. Kalor yang diperlukan
Penyelesaian :
Diket : n= 2 mol
T1 = 00 C = 273 K
T2 = 1000 C = 373 K
R = 8,314 J/mol.K
Ditanya: a. U=…
b. W =….
c. Q =….
Penyelesaian :
Jawab.
a. ∆𝑈 =
3
2
𝑛. 𝑅(𝑇2 − 𝑇1) =
3
2
(2𝑥8,314(373 − 273) = 2494,2 𝐽
b. 𝑤 = 𝑃(𝑉2 − 𝑉1 ) = nR(𝑇2 − 𝑇1 ) = 2𝑥8,314 (373 − 273) = 1662,8 𝐽
c. 𝑄 = ∆𝑈 + 𝑊 = 4157 𝐽