hukum 1 termodinamika

1. Materi Pertemuan 2
(Hukum 1 Termodinamika)
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = ‘panas’ and dynamic =
‘perubahan’) adalah fisika energi ,panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.
Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan
termodinamika berasal. Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau
pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi
(kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah
“termodinamika” biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan
ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan,
proses “super pelan”. Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam
termodinamika tak-setimbang. Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep
waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan
termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini
tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka
dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecuali perimbangan
transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk
perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang
termodinamika benda hitam.
Hukum 1 Termodinamika
Bunyi Hukum 1 Termodinamika
“Untuk setiap proses, apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan
usaha W, maka selisih energi Q-W sama dengan perubahan energi dalam ∆U dari sistem:

2. Perjanjian Tanda untuk Q dan W
1. Kalor Q
Jika sistem menerima kalor, Q (+)
Jika sistem melepas kalor, Q (-)
2. Usaha W
Jika sistem melakukan usaha, W (+)
Jika sistem menerima usaha, W (-)
Perjanjian tanda tersebut dapat digambarkan dengan diagram berikut:
Perubahan Energi Dalam ∆U
Energi dalam suatu gas merupakan ukuran langsung dari suhu. Perubahan energi dalam
∆U hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir, tidak tergantung pada proses
bagaimana keadaan sistem berubah.
Untuk gas monoatomik dengan f = 3, perubahan energi dalam ∆U:
Untuk gas diatomik dan poliatomik f = 3 diganti dengan derajat kebebasan yang dimiliki
gas tersebut.

3. Hukum 1 Termodinamika pada Proses-proses Termodinamika
 Proses Isotermal
∆T = O
Sehingga ∆U = 3/2 nR(∆T) = O
Maka
Q = ∆U + W = O + W = W
Q = W = nRT ln V2 / V1
Persamaan tersebut menyatakan bahwa kalor yang diberikan kepada suatu sistem
pada suhu tetap seluruhnya digunakan untuk melakukan usaha luar.
 Proses Isokhorik
∆V = O
W = P (∆V) = O
∆U = 3/2 nR (∆T)
Sehingga,
Q = ∆U + W = ∆U + O = ∆U
Q = ∆U = 3/2 nR (∆T)
Persamaan tersebut menyatakan bahwa kalor yang diberikan kepada suatu sistem
pada volume tetap seluruhnya digunakan untuk menaikkan energi dalam sistem.
 Proses Isobarik
Pada proses isobarik tidak terjadi perubahan tekanan. Penerapan hukum 1
termodinamika menghasilkan:
Q = ∆U + W
= ∆U + P (∆V)
= 3/2 n R (∆T) + P (∆V)
 Proses Adiabatik
Q=O
∆U = 3/2 nR (∆T) = 3/2 nR (T2 – T1)
Penerapan hukum 1 termodinamika:
Q = ∆U + W
O = 3/2 nR (T2 – T1) + W
W = - ∆U

4. W = - 3/2 nR (T2 – T1)
Kapasitas Kalor
 Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu
suatu zat sebesar 1 kelvin.
 Secara matematis ditulis:
Kapasitas kalor untuk gas ada dua macam, yaitu untuk volume tetap (CV) dan untuk
tekanan tetap (CP).
a. Kapasitas kalor untuk proses isokhorik:
b. Kapasitas kalor untuk proses isobarik

5. Sehingga diperoleh persamaan:
Besar volume tetap (CV) dan tekanan tetap (CP) untuk gas diatomik adalah sebagai
berikut:
Pada suhu rendah (±250 K)
Pada suhu sedang (±500 K)
Pada suhu tinggi (±1000 K)