Dokumen tersebut membahas tentang termodinamika dasar dan analisis sistem termodinamika yang mengandung zat kerja uap. Terdiri dari dua bagian utama yaitu tingkat keadaan termodinamika dan analisis sistem termodinamika yang mengandung zat kerja uap seperti siklus Rankine.

1. Termodinamika Dasar II
Muhammad Basyrul ‘Arafah
2014030748 – WTE 012
I. Tingkat Keadaan Termodinamika
II. Analisa Sistem Termodinamika yang
Mengandung Zat Kerja Uap
Dosen :
Achmad Maulana Soehada, ST, M.Si

2. • Persamaan Gibbs
• Persamaan gas ideal
• Persamaan Tingkat Keadaan Aljabar Bagi suatu Cairan Inkompresibel
• Persamaan diferensial tingkat keadaan
II. Analisa Sistem Termodinamika yang Mengandung Zat
Kerja Uap
• Berbagai Model Proses
• Sistem tenaga UAP yang Khas (Siklus Rankine)
I. Tingkat Keadaan Termodinamika
• Penggunaan Siklus Rankine secara Sederhana
• Berbagai Modefikasi Siklus Rankine lainnya
• Penerapan Siklus Rankne untuk Berbagai Sistem Tenaga Nuklir
• Sistem Refrigrasi Kompressi UAP (Kebalikan dari Siklus Rankine)

3. Persamaan Gibbs
Persamaan ini menyatakan bahwa untuk proses yang dilaksanakan pada
tekanan konstan dan suhu T, jika perubahan entalpi dan entropi system itu
sedemikian rupa sehingga ∆Hsis – T∆Ssis lebih kecil daripada nol, maka proses itu
haruslah spontan.
Untuk menyatakan kespontanan reaksi secara lebih langsung, kita dapat
menggunakan satu fungsi termodinamik lain yang disebut Energi Bebas Gibbs (G),
atau lebih singkatnya ystem bebas (dari nama fisikawan Amerika Josiah Willard
Gibbs):
Semua kuantitas dalam Persamaan di atas, berhubungan dengan ystem,
dan T adalah suhu ystem. Dapat dilihat bahwa G mempunyai satuan ystem (baik H
maupun TS adalah dalam satuan ystem). Sama seperti H dan S, G adalah fungsi
keadaan.
Perubahan ystem bebas (∆G) suatu ystem pada proses pada suhu tetap ialah
∆G = ∆H – T∆S
G = H – TS
I. Tingkat Keadaan Termodinamika

4. Persamaan gas ideal
Persamaan keadaan suatu gas ideal. Persamaan ini merupakan pendekatan
yang baik untuk karakteristik beberapa gas pada kondisi tertentu. Persamaan ini
pertama kali dicetuskan oleh Émile Clapeyron tahun 1834 sebagai kombinasi dari
Hukum Boyle dan Hukum Charles. Persamaan ini umum dituliskan sebagai
PV = tetap
P1V1 = P2V2
Gas ideal dapat dicirikan oleh tiga variabel keadaan: tekanan mutlak (P),
volume (V), dan suhu mutlak (T). Hubungan antara mereka dapat disimpulkan dari
teori kinetik dan disebut
PV = nRT = NkT
n = banyaknya mol
R = Universal gas konstan = 8,3145 J / mol K
N = jumlah molekul
k = konstanta Boltzmann = 1,38066 x 10-23 J / K = 8,617385 x 10-5 eV / K
k = R / NA
NA = Avogadro nomor = 6.0221 x 1023 / mol

5. Suatu persaman tingkat ke adaan aljabar dapat diformulasikan untuk
suatu cairan dengan mengendalikannya sebagai inkompresibel yaitu P- konstat
pwersaan tingkat ke adaan yang di idealisasikan ini sangat berguna dalam analisa
terhadap berbagai pompa, nosel, pemanas cairan dan sebagai nya,yang bekerja
jauh di bawah tekanan keritis atau dalam kisaran tekanan yang terbatas.
Persamaan ini juga berlaku bagi zat padat yang di idealisasikan sebagai
incompresibel.
Energy dalam dapat di nyatakan sebagai :
U=u(T)
Diferensial dan pendefinisian suatu panas sepesifik bagi cairan tersebut
Du=c Dt
Di mana c=
𝒅𝒖
𝒅𝑻
=c(T)
Integrasi di antara dua tingkat keadaan,
U2 - U1 = 𝟏
𝟐
𝒄(T)dT
Persamaan Tingkat Keadaan Aljabar Bagi suatu Cairan Inkompresibel

6. Persamaan diferensial tingkat keadaan
Persamaan diferensial dideskripsikan sebagai persamaan yang
mengandung turunan dari variable tak bebas dan beberapa variabel bebas.
Persamaan diferensial dapat juga mengandung variabel tak bebas itu sendiri.
Dalam persamaan diferensial, turunan dari sebuah variabel biasa
digantikan dengan tanda petik tungal.
𝒚𝒊 =
𝒅𝒚
𝒅𝒙
𝒚𝒊𝒊
=
𝒅 𝟐 𝒚
𝒅𝒙 𝟐
F 𝒙, 𝒚, 𝒚 𝟏 = 0 → bentuk implisit
𝒚 𝟏
= f 𝒙, 𝒚 → bentuk eksplisit

7. BOILER
TURBIN
Qin
CONDENSER
PUMP
Qout
Wt
Wp
1
2
4
3
 PERPINDAHAN PANAS YANG TERJADI ANTARA KOMPONEN DENGAN
LINGKUNGAN DIABAIKAN;
 KOMPONEN BEKERJA DALAM KEADAAN STEADY;
 ENERGI KINETIK DAN ENERGI POTENSIAL DIABAIKAN.
ASUMSI:

8. Berbagai Model Proses
1. Proses Isoterm
Adalah merupakan perubahan keadaan gas pada suhu yang tetap. Proses
isotermal merupakan proses termodinamika yang prosesnya berjalan dan suhu
gasnya tetap. Persamaan umum gasnya adalah
Karena suhunya konstan, maka usaha yang dilakukan gas adalah
W= P.dV = n.R.T.dV/V
II. Analisa Sistem Termodinamika yang Mengandung Zat
Kerja Uap

9. 2. Proses Isokhorik
Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan,
gas dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume
konstan (∆V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan
sama dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai
kalor gas pada volume konstan QV.
3. Proses isobarik
Merupakan proses termodinamika di
mana tekanannya konstan: ΔP = 0. Istilah ini
berasal dari kata Yunani iso-, (sama), dan baros
(massa). Panas dipindahkan ke sistem yang
melakuukan kerja namun juga mengubah
energi dalam sistem:
QV = ∆U
W=P(∆𝒗) = 𝑷 𝟎 =)

10. 4. Proses Adiabatik
Dalam proses adiabatik tidak ada kalor yang masuk (diserap) ataupun keluar
(dilepaskan) oleh sistem (Q = 0). Dengan demikian, usaha yang dilakukan gas sama
dengan perubahan energi dalamnya (W = ∆U).
Jika suatu sistem berisi gas yang mula-mula mempunyai tekanan dan volume
masing-masing p1 dan V1 mengalami proses adiabatik sehingga tekanan dan volume
gas berubah menjadi p2 dan V2, usaha yang dilakukan gas dapat dinyatakan sebagai
Dimana γ adalah konstanta yang
diperoleh perbandingan kapasitas kalor molar
gas pada tekanan dan volume konstan dan
mempunyai nilai yang lebih besar dari 1 (γ >
1).

11. Sistem tenaga UAP yang Khas (Siklus Rankine)
Siklus Rankine adalah siklus termodinamika yang mengubah panas
menjadi kerja. Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya
menggunakan air sebagai fluida yang bergerak. Siklus ini menghasilkan 80%
dariseluruh energi listrikyang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai
untukmengenang ilmuwan Skotlandia, William John Maqcuorn Rankine.
Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap panas yang secara
umumditemukan di pembangkit listrik. Sumber panas yang utama untuk siklus
Rankineadalah batu bara, gas alam, minyak bumi, nuklir, dan panas matahari.

12. Pada siklus Rankine sederhana (tanpa reheater) peralatan utama yang
digunakan adalah pompa, boiler, turbin uap serta kondensor. Pada gambar di bawah
ini merupakan diagram T–S yang sederhana dari siklus Rankine.
Penggunaan Siklus Rankine Secara Sederhana

13. Berbagai Modefikasi Siklus Rankine lainnya
Penerapan Siklus Rankne untuk Berbagai Sistem Tenaga Nuklir
Sistem Refrigrasi Kompressi UAP (Kebalikan dari Siklus Rankine)