Termodinamika adalah studi tentang energi dan perubahan energi dalam sistem dan lingkungannya. Terdiri dari dua hukum termodinamika yang menyatakan konservasi energi dan arah aliran panas.

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 dimana banyak hubungan
termodinamika berasal.
Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang
berpindah. Dalam termodinamika kamu akan banyak membahas
tentang sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang
sedang ditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada di
sekeliling (di luar) sistem disebut lingkungan

2. Hukum termodinamika 1
Merupakan pernyataan dari kekekalan energi :
energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi
energi dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lain.
Dengan kata lain, total energi dari suatu sistem dan
lingkungan disekitarnya (merupakan sistem terisolasi)
adalah tetap dalam tiap proses
Pernyataan ini berdasarkan kenyataan bahwa berbagai
bentuk energi adalah sama dan jika satu jenis terbentuk,
sejumlah yang sama dari jenis lain akan hilang

3. TERMODINAMIKA
 PROSES-PROSES TERMODINAMIKA
 Proses Isobarik (1)
 Tekanan konstan
 Proses Isotermis (2)
 Temperatur kontan
 Proses Adiabatis (3)
 Tidak ada kalor yang hilang
Proses Isokorik (4)
 Volume konstan

4. HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMA
Selisih antara Kalor yang diberikan dan kerja yang dilakukan
selalu sama untuk setiap proses
f i DU = Q-W DU = U - U
Ui = Energi dalam mula-mula
Uf = Energi dalam akhir
DU = Perubahan energi dalam sistem
Q = Panas yang diberikan pada sistem
W = Kerja yang dilakukan oleh sistem

5. PROSES ISOKHORIK
 KERJA :
V
f
= ò
W pdV
V
i
= ® =
V V W 0
f i
 KALOR
Q nC T nC (T T ) V V f i = D = -
 PERUBAHAN ENERGI DALAM :
U Q W U nC T VD = - ® D = D
n = Jumlah mol
CV = Kapasitas panas volume konstan

6. PROSES ISOBARIK
 KERJA :
f
= ò =
W pdV p kons tan
W p(V V ) p V
f i
V
V
i
= - = D
 KALOR
Q nC T nC (T T ) P P f i = D = -
 PERUBAHAN ENERGI DALAM :
D = - ® D = D - D
U Q W U nC T p V
P
= ® D = D
pV nRT p V nR T
= + ® D = D - D = D
C C R U nC T nR T nC T
P V P V
R = Konstanta gas universal = 8.31 J/mol.K
CP = Kapasitas panas tekanan konstan

7. PROSES ISOTERMIS
 KERJA :
T = kons tan ® p =
nRT
f
ò
W pdV
i
= =
dV nRT ln V
V
f
i
V
V
V
V
V
W nRT
V
Gas Ideal : pV nRT
f
i
=
=
ò
 KALOR
 PERUBAHAN ENERGI DALAM :
DU = Q-W ® Q = DU +W = nC DT + nRTln V
f
V V
i
U nC T VD = D
 KALOR :

8. PROSES ADIABATIK
 KERJA :
Adiabatik : pV kons tan
CV
p C
= =
V
-g
g
= =
W pdV CV dV
-g+
( 1
1 )
f
i
V
V
1
V
V
V
V
V V
1
C
V
1
W C 1
f
i
f
i
f
i
-g+ -g+
g
g
-
- g
=
- g +
=
=
ò ò
1
C
g = P >
C
V
g = ® g = g
pV C p V p Vi i f f
=
W C

9. W C -g+ - -g+
( V 1
V
1 )
f i
g g g
pV C p V p V
i i f f
p V V p V V 1
( 1
1
) ( ) f f f
i i i
f f i i
W 1
 PERUBAHAN ENERGI DALAM :
Q 0 U Q W U W 1 -
( f f i i ) p V p V
1
g -
= D = - ® D = - =
p V p V
1
1
-
- g
- =
- g
=
= ® =
g -g+ g -g+
1
- g
=

10. W Q DU
Isokhorik 0
Isobarik
nC T VD nC T VD
p(V V ) f i - nC T VnC T D PD
Isotermis 0
nRTln V
f
V
nRTln V
Adiabatik 0
nC T VD
DU = Q-W
1
f
V
1
( ) i i f f p V p V
1
1 -
- g

11. TEORI KINETIK GAS
MOLEKUL
GAS
ENERGI
DALAM
CV CV
J/mol.K
Monoatomik
He, Ne
1.5 nRT 1.5 R 12.5
Diatomik
O2, H2
2.5 nRT 2.5 R 20.8
Poliatomik 3 nRT 3 R 24.9
NH4 29.0
CO2 29.7

12. MESIN-MESIN KALOR
C
H
W = Q -Q ® h = W = Q - Q
H C
= -
H C Q
H
H
1 Q
Q
Q
h = Efisiensi mesin kalor

13. MESIN-MESIN PENDINGIN
1
H C = - ® = = - = -
W Q Q COP QC Q
C C
W
Q W
W
W
COP = Coefficient Of Performance mesin pendingin

14. Contoh Soal No. 1
Pada gambar di bawah ini ditunjukkan siklus proses-proses yang
terjadi pada mesin diesel (gasoline internal combustion engine).
a). Tentukan tekanan dan temperatur pada setiap keadaan (titik)
dalam p1, V1 dan perbandingan panas jenis g.
b). Hitung efisiensi dari mesin diesel ini
Jawab :
p V nRT T p1V1
1 1 1 1 a). = ® =
nR
p , V , p1V1
1 1
Titik 1 : nR

15. 1  2 : Proses isokhorik
= =
p V
p V
1 1
1
p V
= 2 2
® =
1 1
= =
p 3p V V
2 1 2 1
T 3T 3 p V
nR
T
T p V
2 2
p V
T
T
nR kons tan
T
1 1
2 1
1
1 1
2
2
1
= =
Titik 2 :
3p , V , 3 p1V1
nR
1 1

16. 1  2 : Proses adiabatik
12(0.25) p V
nR
T p V
3 3
V
2
V
p V
p V
= 3 3
® =
2 2
p V p V p
3
æ
V 4V p p V
p 3(0.25) p
3 1
2
g
ö
ö
T (0.25) (4) 3p V
V
nR
V
æ
=
T V
2
V
4V
p
T
p V
T
T
1 1 1 1
2
3
2
3
3
2
3 2 3 2
3
2
2 2 3 3
2
2 2
3
3
2
g
g
g
g
g
g g
ö
= = ÷ ÷ø
ç çè
=
÷ ÷ø
ç çè æ
= ® =
÷ ÷ø
ç çè
= ® =
Titik 3 :
3(0.25) p , 4V ,12(0.25) p1V1
nR
g g
1 1

17. 3  4 : Proses isokhorik
T p V
= ® =
3
4
3
p V
4 4
p V
3 3
V V T p
4 3 4
3
4 4
3 3
4
4
3
T
p
T
p V
T
T
= ® =
4  1 : Proses adiabatik
ç çè æ
p V p V p p V
1
V
= ® =
= ® =
V 4V p (0.25) p
4 1 4 1
g
ö
÷ ÷ø
p 3(0.25) p T (0.25) p
Titik 4 :
12(0.25) p V
1
(0.25) p , 4V , 4(0.25) p1V1
nR
g g
1 1
4(0.25) p V
nR
nR
3(0.25) p
1 1 1 1
1
3 1 4
4
4 4 1 1 4 1
g
g
g
g
g
g
g g
= ® = =

18. b).
= =
Q Q 0
41 23
= - = -
Q nC (T T ) Q nC (T T )
12 V 2 1 34 V 4 3
Titik 1: p , V , p1V1
nR
1 1
Titik 2 : 3p , V , 3 p1V1
nR
Titik 3: 3(0.25) p , 4V ,12(0.25) p1V1
nR
g g
1 1
Titik 4 : (0.25) p , 4V , 4(0.25) p1V1
nR
g g
1 1
1 1
] 8(0.25) C p V
R
] 2C p V
= - = - =
12(0.25) p V
nR
p V
Q nC (T T ) nC [3 p V
Q nC (T T ) nC [4(0.25) p V
nR
R
nR
nR
1 1
V
1 1 1 1
34 V 4 3 V
1 1
V
1 1 1 1
12 V 2 1 V
= - = g - g = - g

19. W W 0 W 1
12 34 23 3 3 2 2
-
(p V p V )
W 1
1
(p V p V )
1
41 1 1 4 4
- g
=
-
- g
= = =
Titik 1: p , V , p1V1
Titik 2 : 3p , V , 3 p1V1
Titik 3: 3(0.25) g p , 4V ,12(0.25) g
p1V1
Titik 4 : (0.25) g p , 4V , 3(0.25) g
p1V1
= g g
23 3 3 2 2 1 1 1 1 -
[12(0.25) 3]
W 1 [3(0.25) p 4V 3p V ] p V
1 1
1
(p V p V ) 1
1
1
- g
- =
- g
- =
- g
nR
1 1
nR
1 1
nR
1 1
nR
1 1
[1 4(0.25) ]
W 1 [p V (0.25) p 4V ] p V
1 1
1
(p V p V ) 1
41 1 1 4 4 1 1 1 1
1
1
g - g
- g
- =
- g
- =
- g
=
W W W W W p1V1
[2 8(0.25) ]
1
total 12 23 34 41
- g
g -
= + + + =

20. ] 8(0.25) C p V
R
] 2C p V
= - = - =
12(0.25) p V
nR
p V
Q nC (T T ) nC [3 p V
Q nC (T T ) nC [4(0.25) p V
nR
R
nR
nR
1 1
V
1 1 1 1
34 V 4 3 V
1 1
V
1 1 1 1
12 V 2 1 V
= - = g - g = - g
W W W W W p1V1
[2 8(0.25) ]
1
total 12 23 34 41
- g
g -
= + + + =
Q Q 2C p1V1
12 H V = =
R
Q Q 8(0.25) C p1V1
34 C V
R
= = - g
( 1) [2 8(0.25) ]
R
1
1 1 V
[2 8(0.25) ]
1
[2 8(0.25) ]
1
2C p V
C C
p V
C
W
[2 8(0.25) ]
1
[2 8(0.25) ]
C
1
R
p V
Q
V
V
1 1
H
g
g g
g
g
g - = -
g -
= -
-
g -
h = -
-
g -
=
-
h = = g -
g =1.4 ® h = 2 -8(0.25)1.4 = 0.85

21. Contoh Soal No. 2
Pada gambar di bawah ini ditunjukkan siklus mesin kalor yang
disebut mesin kalor Carnot. Mesin ini bekerja pada dua
temperatur TH dan TC. Nyatakan efisiensinya dalam TH dan TC
Jawab :
a  b : Isotermis
W =
nRT ln V
U 0 Q nRT ln V
b
a
b
a
H H
ab H
V
V
D = ® =
c  d : Isotermis
W =
nRT ln V
U 0 Q nRT ln V
d
c
d
c
C C
cd C
V
V
D = ® =

22. b  c : Adiabatis
g g
p V nRT p nRT
V
= ® =
p V nRT p nRT
g-
1
c
V
1
b
= ® =
V nRT
nRT
g g
=
T V T V T
1 H
C
b b c c
C c
1
H b
c
c
C
b
b
H
c
C
c c C c
b
H
b b H b
V
T
V
V
V
V
p V p V
g-
g- g-
= ® =
=

23. g-
1
d
d  a : Adiabatis
g g
p V nRT p nRT
V
= ® =
p V nRT p nRT
V
1
a
= ® =
V nRT
nRT
g g
=
T V T V T
1 H
C
d d a a
H a
1
C d
a
a
H
d
d
C
a
H
a a H a
d
C
d d C d
V
T
V
V
V
V
p V p V
g-
g- g-
= ® =
=

24. g-
1
d
V
g-
g-
= = ® = g-
V
c
d
T
H
V
b
a
1
c
V
V
d
a
T
H
V
c
b
1
d
V
1
a
1
c
V
1
b
1
a
C
1
b
C
V
V
V
V
V
V
V
T
V
T
= ® =
g-
g-
g-
g-
Q = nRT ln V
b
H H V
a
Q = nRT ln V
d
C C V
c
h =1- Q = - = 1 - T
C
Efisiensi mesin Carnot
H
nRT ln V
d
V
nRT ln V
b
a
H
c
C
C
H
T
V
1
Q

25. HUKUM TERMODINAMIKA KEDUA
* Tidak ada mesin kalor yang mempunyai efisiensi lebih
besar dari mesin kalor Carnot
* Tidak ada mesin pendingin yang mempunyai COP lebih
besar dari mesin pendingin Carnot
C
1 T
C T T
H C
C
C
H
COP T
T
-
h = - =

26. Contoh Soal No. 3
Sebuah turbin pada suatu steam power plant mengambil uap air
dari boiler pada temperatur 520oC and membuangnya ke
condenser pada temperatur 100oC. Tentukan efisiensi
maksimumnya.
Jawab :
Efisiensi maksimum = efisiensi Carnot
h = - C = - = =
0.53 53%
1 373
793
1 T
T
H
Karena gesekan, turbulensi dan kehilangan panas
Efisiensi aktual dari turbin disekitar 40 %
Efisiensi teoritis dari mobil adalah disekitar 56 %.
Eefisiensi aktualnya hanya disekitar 25 %

27. Contoh Soal No. 4
Seorang inventor menyatakan bahwa ia telah mengembangkan
sebuah mesin kalor yang selama selang waktu tertentu
mengambil panas sebesar 110 MJ pada temperatur 415 K dan
membuang panas hanya sebesar 50 MJ pada temperatur 212K
sambil menghasilkan kerja sebesar 16.7kwh. Apakah saudara
akan menginvestasikan uang saudara ?
Jawab :
1 212
1 T
h = = = 0.55
0.49
16.7(360)
110x10
W
Q
6
H
C h = - = - =
415
C
T
H
Efisiensinya > Efisiensi mesin Carnot  Jangan investasi

28. Contoh Soal No. 5
Sebuah mobil yang efisiensinya 22 % beroperasi pada 95 c/s dan
melakukan kerja dengan daya sebesar 120 hp.
a). Berapa kerja yang dilakukan mesin tersebut setiap siklus ?
b). Berapa bayak kalor yang diserap dari reservoir setiap siklus ?
c). Berapa banyak kalor yang terbuang setiap siklus
Jawab :
942 J
Kerja setiap siklus :
W = 120(746) =
95
a).

29. b).
4282 J
Q W 942
0.22
W
Q
H
H
= =
h
h = ® =
c).
Q Q W 4282 942 3340 J C H = - = - =