Berikut merupakan contoh pengerjaan laporan praktikum untuk judul percobaan Hukum Joule (L2)
Sebelumnya, pengerjaan laporan tersebut belum sepenuhnya benar dan tepat masih banyak yang perlu di perbaiki dan ditelaah ulang kembali.
Terutama untuk adek-adek Fisika UNDIP yang ingin mencontoh boleh-boleh saja, sesuaikan formatnya dan kebali lagi isinya harus ditinjau kembali.
Terimakasih π
semoga bermanfaat
Berikut merupakan contoh pengerjaan laporan praktikum untuk judul percobaan Hukum Joule (L2)
Sebelumnya, pengerjaan laporan tersebut belum sepenuhnya benar dan tepat masih banyak yang perlu di perbaiki dan ditelaah ulang kembali.
Terutama untuk adek-adek Fisika UNDIP yang ingin mencontoh boleh-boleh saja, sesuaikan formatnya dan kebali lagi isinya harus ditinjau kembali.
Terimakasih π
semoga bermanfaat
Modul perpindahan panas konduksi steady state one dimensionalAli Hasimi Pane
Β
Modul perpindahan panas konduksi steady sate-one dimensional ini adalah penjabaran atau penjelasan sederhana untuk persamaan-persamaan matematika yang berlaku pada perpindahan panas konduksi untuk benda padat.
Modul perpindahan panas konduksi steady state one dimensionalAli Hasimi Pane
Β
Modul perpindahan panas konduksi steady sate-one dimensional ini adalah penjabaran atau penjelasan sederhana untuk persamaan-persamaan matematika yang berlaku pada perpindahan panas konduksi untuk benda padat.
dalam memperjuangkan ketahanan pangan terhadap suatu negara, pemerintah beserta masyarakat harus selektif dalam memilih kebijakan supaya para petani di indonesia dapat maju makmur dan harga pupuk yang terjangkau
MATERI PRESENTASI FISIKA UNTUK ANAK SMA KELAS XI PADA SEMESTER GENAP. SUDAH SAYA SUSUN DENGAN RINCI, MENARIK DAN DETAIL, SEHINGGA MEMUDAHKAN ANDA UNTUK MEMPELAJARINYA. Kunjungi saya di http://aguspurnomosite.blogspot.com
2. Outlines
A. Proses Kompresi Gas pada Sistem Tertutup
B. Proses Ekspansi Gas pada Sistem Tertutup
C. Perbandingan Ekspansi dan Kompresi
D. Hubungan Temperatur dengan Volume dan Tekanan
E. Perpindahan Usaha/Kerja
F. Hubungan Panas yang Diberikan dengan Usaha yang Dilakukan
3. A. Proses Kompresi Gas pada Sistem Tertutup
Apabila suatu gas dalam silinder dimampatkan dengan
piston yang kedap, maka tekanan gas dalam silinder
akan naik dan volumenya akan berkurang.
Usaha yang dilakukan untuk memampatkan gas
tersebut menimbulkan energi panas sehingga
menyebabkan kenaikan temperatur gas.
p
V
πππΎ
= πΆ
πππ
= πΆ
ππ = πΆ
4. A. Proses Kompresi Gas pada Sistem Tertutup (lanjutan..)
β’ Kompresi Isotermis
Perhatikan gambar silinder. Misalkan torak ditekan
maju dengan perlahan dan dengan sedemikian rupa
dijaga agar tidak ada perubahan temperatur, dengan
memberikan pendinginan pada dinding silinder.
Proses pemampatan tersebut dikatakan sebagai
proses pemampatan Isotermis.
Perubahan volume dan tekanan selama proses
mengikuti Hukum Boyle yaitu ππ = πΆ atau π1π1 =
π2π2.
Diagram pV proses isotermis tersebut mengikuti
garis ππ = πΆ.
p
V
πππΎ
= πΆ
πππ
= πΆ
ππ = πΆ
5. A. Proses Kompresi Gas pada Sistem Tertutup (lanjutan..)
β’ Kompresi Adiabatis
Pada proses ini piston ditekan maju dengan cepat
sehingga tidak memberikan kesempatan untuk terjadinya
perpindahan panas dari gas ke dinding silinder. Dengan
demikian seluruh usaha/kerja yang diberikan diubah
menjadi energi panas yang tersimpan di dalam gas
tersebut. Pada akhir proses akan terjadi kenaikan
temperatur dan tekanan.
Proses dimana tidak terjadi perpindahan panas dari gas
ke lingkungannya disebut kompresi Adiabatis.
Perubahan volume dan tekanan pada proses adiabatis
mengikuti persamaan πππΎ
= πΆ atau π1π
1
πΎ
= π2π
2
πΎ
.
p
V
πππΎ
= πΆ
πππ
= πΆ
ππ = πΆ
πΎ =
ππ
ππ£
6. A. Proses Kompresi Gas pada Sistem Tertutup (lanjutan..)
β’ Kompresi Politropis
Kenyataannya, proses isotermis dan adiabatis tidak
dapat terjadi dengan sempurna. Hal ini disebabkan
sekecil apapun, akan ada perpindahan panas dari
gas ke dinding silinder, sehingga pada diagram pV
proses yang terjadi berjalan antara garis ππ = πΆ dan
πππΎ = πΆ , yaitu πππ = πΆ yang disebut sebagai
proses politropis.
Pada proses politropis, nilai n berkisar antara 1
dan Ξ³ atau 1 < n < Ξ³.
p
V
πππΎ
= πΆ
πππ
= πΆ
ππ = πΆ
7. B. Proses Ekspansi Gas pada Sistem Tertutup
Ketika suatu gas di dalam silinder tekanannya
menurun dan volumenya meningkat, sehingga piston
didorong mundur oleh energi yang ada pada gas.
Proses ini merupakan kebalikan dari proses kompresi.
Usaha/kerja yang dilakukan oleh gas untuk
mendorong piston mundur, menyebabkan penurunan
temperatur gas. Hal tersebut terjadi karena energi
panas gas berubah menjadi energi mekanik.
Oleh karena itu, untuk membuat gas mengembang
secara isotermis, haruslah ada energi panas yang
ditransfer dari sumber luar selama proses ekspansi
yang bertujuan menjaga temperatur gas tetap konstan.
Proses ekspansi isotermis mengikuti Hukum Boyle,
ππ = πΆ
p
V
πππΎ
= πΆ
πππ
= πΆ
ππ = πΆ
8. B. Proses Ekspansi Gas pada Sistem Tertutup (lanjutan..)
Proses adiabatis dapat terjadi bila tidak ada panas
yang berpindah dari atau ke dalam gas selama proses
ekspansi /pengembangan. Proses adiabatis yang
terjadi mengikuti garis persamaan πππΎ
= πΆ.
Selama proses ekspansi politropis, sejumlah energi
panas akan ditransfer kepada gas dari sumber luar.
Akan tetapi jumlah panas yang ditransfer tersebut
tidak mencukupi untuk menjaga temperatur gas tetap
konstan selama proses ekspnsi. Proses ekspansi
politropis mengikuti garis πππ
= πΆ.
Seperti halnya proses kompresi, pada proses ekspansi
politropis, nilai n berkisar antara 1 dan Ξ³ atau 1 < n < Ξ³.
p
V
πππΎ
= πΆ
πππ
= πΆ
ππ = πΆ
9. Contoh 1.
0,25 π3
udara pada tekanan 90
kN/ π2
dan temperatur 10π
C
dimampatkan dalam sebuah silinder
motor sehingga volumenya menjadi
0,05 π3
. Proses kompresi mengikuti
persamaan ππ1,4
= πΆ. Hitunglah, (a)
tekanan akhir, (b) temperatur akhir
dan (c) massa udara di dalam silinder
jika konstanta gas R = 0,287 kJ/kg K.
Jawab:
(a) Tekanan akhir
π1π
1
πΎ
= π2π
2
πΎ
π1π1
1,4
= π2π2
1,4
90 . 0,251,4
= π2 . 0,051,4
π2 =
90 . 0,251,4
0,051,4
π2 = 90 . 51,4
π2 = 856,7 ππ/π2
10. (b) Temperatur akhir
π1π1
π1
=
π2π2
π2
90 . 0,25
(10 + 273)
=
856,7 . 0,05
π2
π2 =
283 .856,7 . 0,05
90 . 0,25
π2 = 538,8 πΎ = 265,8π
πΆ
(c) massa udara di dalam silinder jika
konstanta gas R = 0,287 kJ/kg K.
ππ = ππ π
π1π1 = ππ π1
90 . 0,25 = π . 0287 . 283
π =
90 . 0,25
0287 . 283
π = 0,277 ππ
11. Contoh 2.
0,014 π3
gas dengan tekanan 3,15
MN/π2
, mengembang dalam sistem
tertutup sehingga volumenya menjadi
0,154 π3 dan tekanan akhirnya 120
kN/ π2
. Jika proses ekspansi
mengikuti persamaan πππ
= πΆ ,
tentukan nilai n.
Jawab:
π1π1
π
= π2π2
π
3150 . 0,014π
= 120 . 0,154π
3150
120
=
0,154
0,014
π
26,25 = 11π
log 26,25 = π . log 11
1,4191 = π . 1,0414
π =
1,4191
1,0414
π = 1,363
12. Soal latihan.
1. Sejumlah gas mengembang secara isotermis dalam suatu sistem tertutup dari
volume 0,015 π3
menjadi 0,075 π3
. Jika tekanan gas mula-mula adalah 600
kN/π2, tentukanlah tekanan akhir gas tersebut.
2. 0,012 π3
udara dengan tekanan 101,5 kN/π2
, dimampatkan secara adiabatis
sehingga volumenya menjadi 0,002 π3
. Jika Ξ³ = 1,4, hitunglah tekanan akhir
proses kompresi.
13. C. Perbandingan Ekspansi dan Perbandingan Kompresi
Perbandingan ekspansi suatu gas yang berada dalam suatu silinder adalah perbandingan antara
volume pada akhir proses ekspansi dengan volume awal sebelum ekspansi. Perbandingan
tersebut biasanya dilambangkan dengan ππ.
π ππ ππ πππ ππππ π = ππ =
π£πππ’ππ ππβππ
π£πππ’ππ ππ€ππ
ππ =
π2
π1
Perbandingan kompresi adalah perbandingan antara volume gas mula-mula sebelum kompresi
dengan volume setelah proses kompresi. Perbandingan ini dilambangkan dengan ππ.
π ππ ππ πππππππ π = ππ =
π£πππ’ππ ππ€ππ
π£πππ’ππ ππβππ
ππ =
π1
π2
14. D. Hubungan Temperatur dengan Volume dan Tekanan
Sebagaimana dinyatakan sebelumnya bahwa
π1π1
π
= π2π2
π
dan
π1π1
π1
=
π2π2
π2
Kedua persamaan tersebut selalu tepat digunakan untuk proses ekspansi dan kompresi
gas dalam sistem tertutup. Masalah muncul ketika nilai tekanan tidak diketahui
sementara kita harus menghitung volume ataupun temperatur atau dengan kata lain
terdapat dua variabel yang tidak diketahui. Untuk menyelesaikan permasalahan tersebut
maka kita dapat salah satu persamaan di atas ke persamaan yang lainnya.
15. D. Hubungan Temperatur dengan Volume dan Tekanan
(lanjutan..)
π1π1
π
= π2π2
π
β π1 =
π2π2
π
π1
π
Subtitusikan nilai π1 ke dalam persamaan berikut
π1π1
π1
=
π2π2
π2
Sehingga menjadi
π2π2
π
π1
π1π1
π =
π2π2
π2
π1π1
π
π2π2 = π2π2π2
π
π1
16. D. Hubungan Temperatur dengan Volume dan Tekanan
(lanjutan..)
π1π1
π
π2π2 = π2π2π2
π
π1
π1
π2
=
π2π2
π
π1
π1
π
π2π2
Jika π2 dicoret dan
π2
π
π2
= π2
πβ1
serta
π1
π1
π = π1
1βπ
, maka
π1
π2
= π2
πβ1
. π1
1βπ
π»π
π»π
=
π½π
πβπ
π½π
πβπ =
π½π
π½π
πβπ
17. D. Hubungan Temperatur dengan Volume dan Tekanan
(lanjutan..)
Kembali dari persamaan
π1π1
π
= π2π2
π
β π1
π
=
π2π2
π
π1
β π1 =
π2
ΰ΅
1
π
π2
π1
ΰ΅
1
π
Subtitusikan nilai π1 ke persamaan berikut
π1π1
π1
=
π2π2
π2
Sehingga menjadi
π1π2
ΰ΅
1
π
π2
π1π1
ΰ΅
1
π
=
π2π2
π2
19. D. Hubungan Temperatur dengan Volume dan Tekanan
(lanjutan..)
π1
π2
=
π1
π2
1β ΰ΅
1
π
π»π
π»π
=
ππ
ππ
πβπ
π
Maka hubungan temperatur dengan volume dan tekanan adalah;
π»π
π»π
=
π½π
π½π
πβπ
=
ππ
ππ
πβπ
π
Jika prosesnya adiabatis, maka n diganti dengan Ξ³
20. D. Hubungan Temperatur dengan Volume dan Tekanan
(lanjutan..)
Contoh :
Sejumlah gas berekspansi secara adiabatis dari tekanan 800 kN/π2
menjadi tekanan
128 kN/π2
. Apabila temperatur akhir ekspansi 57π
πΆ dan Ξ³ = 1,4. Hitunglah temperatur
mula-mula.
1,4 β 1
1,4
=
0,4
1,4
=
2
7
π1 = 330 Γ 6,25 ΰ΅
2
7
π1 = 557,1 πΎ = 284,1π
πΆ
Jawab :
π1
π2
=
π1
π2
πΎβ1
πΎ
π1
(57 + 273)
=
800
128
1,4β1
1,4
21. D. Hubungan Temperatur dengan Volume dan Tekanan
(lanjutan..)
Soal latihan
1. Perbandingan kompresi pada motor besin adalah 9 : 1. Tentukan temperatur akhir
dari kompresi apabila temperatur awal adalah 24π
πΆ. Proses mengikuti garis politropis
n = 1,36.
2. Volume dan temperatur gas sebelum ekspansi adalah 0,0056 π3
dan 183π
πΆ.
Setelah proses ekspansi maka volume dan temperatur menjadi 0,0238 π3 dan 22ππΆ.
Jika proses ekspansi berjalan sebagai ekspansi politropis, hitunglah harga n.
22. E. Perpindahan Usaha/Kerja
Jika gas mengembang di dalam silinder, kemudian mendorong piston, artinya telah ada
usaha yang dilakukan oleh gas.
ππ πβπ = πππ¦π Γ πππππ
π = πΉ Γ π
Gaya yang bekerja pada torak merupakan hasil kali antara tekanan yang bekerja pada
torak dengan luas penampang torak
πΊππ¦π = π‘ππππππ Γ ππ’ππ
πΉ = π Γ π΄
π1
π2
23. E. Perpindahan Usaha/Kerja (lanjutan..)
Sehingga :
ππ πβπ = π‘ππππππ Γ ππ’ππ Γ πππππ
π = π Γ π΄ Γ π
Dimana p merupakan tekanan, A adalah luas penampang dan S langkah torak
π΄ Γ π = volume langkah yang dilakukan torak
π΄ Γ π = (π2 β π1)
V
p
p
π1 π2
π2 β π1
π΄πππ =
π(π2 β π1)
Dari grafik dapat dilihat bahwa usaha telah dilakukan pada
tekanan tetap. Bentuk diagram merupakan segi empat,
dimana luasnya adalah panjang x lebar. Jadi luas diagram
merupakan usaha ekspansi yang telah dilakukan.
π = π(π2 β π1)
24. E. Perpindahan Usaha/Kerja (lanjutan..)
Grafik disamping menunjukkan proses politropis dimana
pada diagram tersebut terjadi penurunan tekanan selama
proses ekspansi. Hubungan tekanan dan volume
dinyatakan dengan πππ
= πΆ. Usaha yang dilakukan selama
proses ekspansi politropis adalah
π =
π1π1 β π2π2
π β 1
V
p
p
π1 π2
π2 β π1
πππ
= πΆ
π1
π2
V
p
π1 π2
p
π2 β π1
π1
π2
ππ = πΆ
Grafik disamping menunjukkan proses ekspansi isotermis,
yaitu ππ = πΆ . Jika proses merupakan proses adiabatis
maka harga n = Ξ³. Luas diagram merupakan usaha yang
dilakukan selama proses isotermis yang besarnya adalah
π = ππ ln π
Dimana r merupakan perbandingan ekspansi dan kompresi
25. E. Perpindahan Usaha/Kerja (lanjutan..)
Contoh :
0,04 π3
gas pada tekanan 1482 kN/π2
mengembang dengan temperatur tetap sehingga
volume menjadi 0,09 π3
. Hitunglah usaha yang telah dilakukan.
Jawab
π =
0,09
0,04
= 2,25
ln π = ln 2,25 = 2,3 log 2,25 = 0,8109
ππ πβπ = 1482 Γ 0,04 Γ 0,8109
= 48,08 ππ½
26. E. Perpindahan Usaha/Kerja (lanjutan..)
Soal
7,08 liter udara pada tekanan 13,79 bar dan temperatur 335π
πΆ mengembang dalam
silinder dengan mengikuti proses ππ1,32
= ππππ π‘ππ. Tekanan akhir = 1,206 bar.
a. Volume akhir ekspansi
b. Usaha yang dipindahkan dari udara
c. Temperatur akhir ekspansi
d. Berat dari udara jika R = 0,287 kJ/kgK
27. F. Hubungan antara energi panas dan kerja yang dilakukan
Pada ekspansi politropis, kondisi mula-mula dan kondisi akhir setelah proses ekspansi,
diekspresikan dengan persamaan sebagai berikut :
πππππ π¦πππ πππππππππ
π‘ππβππππ πππ
=
πππππππππ‘ππ
ππππππ πππππ
+
ππ πβπ π¦πππ
ππππππ’πππ πππ
= πππ£ π2 β π1 +
ππ (π1 β π2)
π β 1
Subtitusikan ππ£ =
π
πΎβ1
ke persamaan di atas, sehingga;
πππππ π¦π πππππππππ =
ππ (π2 β π1)
πΎ β 1
+
ππ (π1 β π2)
π β 1
=
ππ (π1 β π2)
π β 1
β
ππ (π1 β π2)
πΎ β 1
=
ππ (π1 β π2)
π β 1
1 β
π β 1
πΎ β 1
28. F. Hubungan antara energi panas dan kerja yang dilakukan
=
ππ (π1 β π2)
π β 1
1 β
π β 1
πΎ β 1
=
ππ (π1 β π2)
π β 1
πΎ β 1 β π + 1
πΎ β 1
=
ππ (π1 β π2)
π β 1
Γ
πΎ β π
πΎ β 1
= π’π πβπ Γ
πΎ β π
πΎ β 1
Note :
Selama gas berekspansi, terjadi usaha yang dilakukan oleh gas. Usaha ini merupakan
usaha positif, yang artinya energi panas diberikan dari dinding silinder ke dalam gas.
Pada proses kompresi gas, usaha yang dilakukan terhadap gas adalah usaha negatif,
yang artinya energi panas dipindahkan dari gas ke dinding silinder.