Materi ini menjelaskan mengenai: Sifat-sifat Fluida Gas Ideal, Isi Jenis (volume jenis) dan massa jenis, Gaya (F), kerja (W), daya (P), dan kalor (Q), Tekanan Jenis dan Suhu

1. 1
TERMODINAMIKA DASAR
PRIBADYO
Jurusan Teknik Mesin
Universitas Teuku Umar
2021

2. 1. Sifat-sifat Fluida Gas Ideal
2. Isi Jenis (volume jenis) dan massa jenis
3. Gaya (F), kerja (W), daya (P), dan kalor (Q)
4. Tekanan Jenis
5. Suhu
Pengertian dan Prinsip Dasar
2

3. Termodinamika Teknik adalah salah satu disiplin ilmu pengetahuan yang
sangat penting dan merupakan cabang ilmu Fisika, karena Sebagian besar
ilmu Teknik berhubungan langsung dengan proses panas (kalor)
Pendahuluan
3
Termodinamika Thermis artinya panas, Dinamika artinya gaya.
Termodinamika Teknik merupakan ilmu pengetahuan dasar untuk
mempelajari konsep-konsep, dan prinsip dasar motor bakar, motor jet,
turbin gas, turbin uap, Teknik pengering, kompresor, Teknik pendingin, ketel
uap dan segala macam persenjataan dan sebagainya.

4. Orang yang sangat berjasa dalam menerangkan perubahan energi mekanik dan panas, ialah Robert Meyer (1840)
dan Joule (1843).
Meyer dan Joule untuk pertama kalinya menerapkan ekuivalen mekanik panas. Menurut hasil percobaan –percobaan
yang dilakukan ditemukan ekuivalen mekanik panas:
4
Kebailkan dari pada ekuivalen panas yaitu ekuivalen panas mekanik adalah A = 1/427 kcal/kgm.
Didalam ilmu termodinamika Teknik , satuan panas (kalor) adalah BTU, kilokalori (Kcal) dan joule diberi symbol notasi
(Q). 1 kcal adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg air dengan 1 0C pada g = 9,81 m/det2.
A =
1 𝑘𝑐𝑎𝑙
427 𝑘𝑔𝑚 1/A = 426,9 kgm/kcal = 247 kgm/kcal

5. Perhitungan-perhitungan termodinamika didasarkan atas anggapan, bahwa kwadaan fisika suatu zat atau gas dapat
ditentukan dengan sepuluh besran karakteristik utama, yaitu:
- masa (m) dan volume (V)
- Volume jenis ( v) dan masa jenis (ρ)
- Gaya (F), kerja (W), daya (P), dan panas atau kalor (Q)
- Tekanan jenis ( p)
- Suhu (t, T)
Sifat-sifat Fluida Gas Ideal
5
Secara umum satuan-satuan tersebut bisa dipergunakan secara fisika, dan secara matematika, asalkan ia adalah
fungsi dari zat tersebut.

6. Isi jenis adalah isi suatu zat (gas) tertentu per satuan masa. Dalam termodinaamika isi (volume) diukur dalam m3 dan
masanya dalam kg, maka isi jenis (volume jenis) adalah perbandingan antara volume dengan masanya.
v =
𝑉
𝑚
v dengan satuan m3/kg
V = volume zat dengan satuan m3
m = masa zat (gas) kg
V = volume aliran fluida (gas) persatuan waktu adalah m3/s
ṁ = masa aliran fluida cairan (gas) persatuan waktu kg/s
Harga kebalikan dari pada volume atau 1/v dinamakan masa jenis (ρ)
Masa jenis ρ = 1/v = m/v,
V = 1
Satuan dari masa jenis adalah ρ = kg/m3
Isi jenis (volume jenis) dan Masa Jenis
6

7. Dimana dari gaya ditatapkan sebagai Newton (N) yang merupakan masa suatu fluida dikalikan dengan
percepatannya atau gravitasinya.
Gaya F = k.m.a F = kmg
Dimana m adalah masa zat dan a dan g merupakan percepatan dan gravitasi bumi, sedngkan k adalah
konstanta.
Berdasarkan satuan SI, k = 1; Gaya F = m.a
Satuan SI untuk satuan gaya, yaitu kg x m/s2 = kg.m/s2 yang disebut Newton (N). Jadi 1 N adalah gaya (F)
yang dibutuhkan untuk memberikan m kg masa zat (gas) dikalikan dengan percepatan a atau gravitasi g dengan
satuan m/s2.
Jadi gaya F = kg x m/s2 = N jadi kerja (W) yang dilakukan (dihasilkan) atau dibutuhkan oleh suatu system dalam satuan SI
menyatakan gaya x jarak merupakan kg m/s2 x m = Nm. Untuk 1 kg masa zat menjadi W = Nm/kg = J/kg. jadi kerja W =
1000 J/kg = kJ/kg.
Sedangkan daya (tenaga) adalah kerja persatuan waktu P = w/t, dengan satuan Nm/s = Watt. T = waktu, s = detik (second)
Panas (Kalor) = Q dalam satuan SI adalah Joule (J) dan untuk 1 kg masa fluida q = j/kg untuk kalor persatuan waktu J/s =
Nm/s, sedangkan panas atau Kalor (Q) = mq untuk m kg masa zat dengan satuan kJ.
Gya (F), Kerja (W), Daya (P) dan Kalor (Q)
7

8. Tekanan jenis digunakan untuk menentukan keadaan gas, dimana gaya yang bekerja pada satuan luas bidang.
Satuan tekanan jenis adalah N/m2. tekanan jenis 0,9807 N/m2 sama dengan atmosfer Teknik = 1 atm.
Sedangkan 1 atm = 1 kg/cm2 = 10.000 kg/m2 = 0,9807 bar = 0,9807. 105 N/m2 = 0,9807. 105 Pa. 1 atm =
0,9807. 105 dyne/cm2 = 0,9807.105 N/m2 = 14,22 psi.
Didalam fisika kita mengenal 1 atm fisika adalah tekanan udara atau gas rat-rata pada permukaan laut, yaitu
sama dengan 1,01325. 105 N/m2 = 14,22 psi.
Didalam system satuan Inggris, tekanan jenis diberikan dalam pund/sq.inch:
1 lb/sq.inch = 0,07 kg/cm2 = 0,07 atm
1 atm = 14,22 lb/sq.inch. (Psi)
Tekanan Jenis
8

9. Berbagai satuan tekanan yang ditetapkan dalam konfigurasi internasional adalah sebagai berikut:
1 bar = 105 N/m2 = 105 Pa = 105 Pa = 102 kPa = 0,1 Mpa
1 atm = 1,0125 bar = 1,033 atm = 14,7 psi = 1,01325 N/m2
1 atm = 14,2232 psi = 0,9807 105 N/m2 = 0,9807 bar
1 Pa = 1 N/m2 = 0,1 dyne/cm2
Tekanan Jenis
9

10. Tekanan jenis yang lebih tinggi (h) dari pada tekanan atm diukur dengan manometer,
sedangkan yang lebih rendah dengan vakummeter. F = luas permukaan air raksa dalam
bagian bejana U. bila didalam bejana A tekanan p lebih tinggi dari pada tekananatm Po,
maka menurut kesetimbangan tekanan permukaan:
𝑝. 𝐹 = 𝑝𝑜 + 𝐹 ℎ 𝜌 atau ℎ =
𝑃 − 𝑃𝑜
𝜌
𝑝𝑜 = 𝑝𝑏𝑎𝑟 = tekanan barometer.
10
Terlihat bahwa tekanan p - 𝑝𝑜 adalah sama dengan perkalian tinggi h dengan masa jenis
zat cair (ρ) tersebut. Umpamanya h adalah tinggi tiang air raksa untuk tekanan 1 atm
Teknik. Masa jenis air raksa pada 00C, ρ = 13,515 kg/m3 dan perbedaan tekanan 1 atm =
10.000 kg/m2 = 0,9807 bar.
ℎ
𝑝 − 𝑝𝑜
ρ
= 0,7355 𝑚 𝐻𝑔 = 735 𝑚𝑚𝐻𝑔
1 m Ka =9,81 N/m2 m Ka = meter kolom air
1 m3 dari air besar gayanya = 9810 N.

11. Tekanan pada tiang air raksa pada 00C dari perbedaan tekanan 1 atm fisika adalah 1 atm = 760 mm Hg = 1,01325 bar.
Tinggi tiang air 1 atm = 10.000 kg/m2, h = 10 m Ka
Tekanan absolut, tekanan tinggi diatas tekanan atm, atau tekanan rendah, tekanan dibawah atm. Tekanan gas bila p >
𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑡𝑒𝑛𝑡𝑢𝑘𝑎𝑛 𝑜𝑙𝑒ℎ 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑎𝑚𝑎𝑎𝑛 ; 𝑃 = 𝑝𝑜 + ℎ
11
Dari persamaan ini terlihat pada gambar 2, bahwa tekanan keseluruhan atau tekanan absolut adalah sama dengan
jumlah tekanan barometer, 𝑝𝑜 = 𝑝𝑏𝑎𝑟dan tekanan tinggi (𝑝𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖). 𝑔𝑎𝑢𝑔𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 .
𝑝𝑎𝑏𝑠 = 𝑝𝑏𝑎𝑟 + 𝑝𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖
𝑝𝑎𝑏𝑠 = tekanan absolute
𝑝𝑡𝑖𝑛𝑔 = tekanan pengukuran (gauge pressure)
𝑝𝑏𝑎𝑟 = 𝑝𝑜 tekanan barometer

12. Sebaliknya bila didalam bejana terdapat tekanan rendah (vacuum pressure), maka:
𝑝𝑎𝑏𝑠 = 𝑝𝑏𝑎𝑟 − 𝑝𝑣𝑎𝑘
𝑝𝑜 = 𝑝𝑏𝑎𝑟
12
Pada tekanan rendah 𝑝𝑎𝑏𝑠 < 𝑝𝑜 , tekanan absolut sama dengan selisih tekan barometer 𝑝𝑜 dan tekanan
vakum 𝑝𝑣𝑎𝑘.
𝑝𝑎𝑏𝑠 = tekanan absolute

13. Tentukan tekanan absolut suatu gas pada 00C, bila h = 300 mm Hg dan tentukan tekanan absolut, jika tekanan
barometer P bar = 755 mm Hg.
Penyelesaian;
𝑝𝑎𝑏𝑠 = 𝑝𝑜 + 𝑝𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 =
755
736
+
300
736
= 1,43 𝑏𝑎𝑟
Soal 1)
13
Soal 2)
Vakumeter menunjukkan kerendahan tekanan 550 mm Hg, berapakah tekanan absolut didalam bejana bila tekanan
barometer 710 mm?
Penyelesaian;
𝑝𝑜 = 𝑝𝑣 =
710 − 550
736
= 0,217 𝑏𝑎𝑟

14. Suhu adalah besaran selanjutnya yang
menentukan dalam perhitungan-perhitungan
zat-zat dan gas. Untuk mengukur suhu apat
dipergunakan berbagai cara dan alat penunjuk
yang dapat berubah dengan panas atau
perubahan volume (isi) dan tekanan.
Cara mengukur suhu yang paling banyak
digunakan adalah thermometer bimetal, zat-zat
cair atau thermometer air raksa, alcohol,
pentan atau thermometer gas.
Pada waktu pengukuran dianggap bahwa
perubahan volume zat yang diukur adalah
sebnding dengan perubahan suhunya seperti
terlihat pada gambar 3.
Suhu
14
𝑣 − 𝑣𝑎
𝑣𝑏 − 𝑣𝑎
=
𝑡 − 𝑡𝑎
𝑡𝑏 − 𝑡𝑎
Dimana ta dan tb adalah suhu tetap skala thermometer
pada skala celciu ta = ooC atau titik beku dan tb = 100
oC titik didih. V adalah volume zat pada thermometer
pada suhu t. perubahan vol gas dengan suhu pada
tekanan tetap dan perubahan tekanan gas dengan suhu
pada volume tetap dapat terjadi dialam ini.

15. Pada gambar 4 terlihat (suhu absolut atau kelvin) dapat dikatakan sebagai suhu titik nolnya bergeser ke kiri dengan
273,15 0C dibawah 00C. Derajat panas ini yang titik nolnya adalah sama dengan -273 )C dinamakan derajat thermometer
absolut atau derajat suhu kelvin. Suhu yang diukur dengan thermometer kelvin dinamakan suhu absolut dan diberi notasi
T dengan satuan K.
15
Sedangkan suhu Celcius diberi tanda t dengan satuan 0C.
T = (t0C + 273) K
0K = -273 0C
0C = +273 K

16. Perhitungan derajat suhu absolut sangat mempermudah perhitungan-perhitungan dalam persamaan-persamaan
termodinamika. Harga absolut akan kita temukan setelah kita mengikuti Hukum Termodinamika . Pada suhu nol
absolut, gas akan mempunyai volume nol.
t = 00C = 32 0F, titik beku air pada tekanan 1,01325 bar = 14,7 psi
t = 100 0C = 212 0F, tirik didih air pada tekanan 14,7 psi atau 1,01325 bar.
16
Suhu kelvin (absolut) dari satuan SI.
T = t 0C + 273,15 dibulatkan (t 0C + 273) K
Suhu derajat Rankin
T = t 0F + 459,67 R dibulatkan menjadi T = (t 0C + 460) 0R
Hubungan suhu Farenheat t 0F dengan suhu celcius (t 0C)
t 0F =
9
5
𝑡 0𝐶 + 32
t 0C =
9
5
(𝑡 0𝐹 − 32)

17. 17
TERIMAKASIH