1. TERMODINAMIKA

2. Pertemuan 2
Hukum 1 Termodinamika
1. Bunyi Hukum 1 Termodinamika
2. Perubahan Energi Dalam ∆U
3. Hukum 1 Termodinamika pada
Proses-proses Termodinamika
4. Kapasitas Kalor

3. 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:
∆U = U2 – U1 = Q – W atau Q = ∆U + W

4. Perjanjian Tanda untuk Q dan W
• Kalor Q
-Jika sistem menerima kalor, Q (+)
-Jika sistem melepas kalor, Q (-)
• Usaha W
-Jika sistem melakukan usaha, W (+)
-Jika sistem menerima usaha, W (-)

5. Q (+) W (+)
SISTEM
Q (-) W (-)

6. 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.

7. Perubahan Energi Dalam
• Untuk gas monoatomik dengan f = 3,
perubahan energi dalam ∆U:
∆U = U2 – U1 = 3/2 N k (T2 – T1 ) = 3/2 N k ∆T
∆U = U2 – U1 = 3/2 n R (T2 – T1 ) = 3/2 n R ∆T
∆U = U2 – U1 = 3/2 (P2 V2- P1 V1) = 3/2 (∆PV)
Untuk gas diatomik dan poliatomik f = 3
diganti dengan derajat kebebasan yang
dimiliki gas tersebut.

8. Contoh Soal 1
• Suatu sistem menyerap kalor Q dari
lingkungan sebesar 1500 J. Tentukanlah
perubahan energi dalam ∆U bila:
a. Sistem melakukan usaha 2200 J terhadap
lingkungan
b. Lingkungan melakukan usaha 2200 J
terhadap sistem

9. Penyelesaian:
a. Sesuai perjanjian tanda, maka Q = +1500 J
(sistem menerima kalor)
W = +2200 J (sistem melakukan usaha)
Hukum 1 Termodinamika:
∆U = Q – W = 1500 – 2200 = -700 J
Tanda negatif (-) untuk ∆U berarti energi
dalam sistem berkurang sebesar 700 J.

10. b. W = - 2200 J
(sistem menerima usaha dari lingkungan)
Sehingga:
∆U = Q – W
= 1500 – (-2200)
= + 3700 J
Tanda positif untuk ∆U berarti energi
dalam sistem bertambah sebesar 3700 J.

11. Contoh Soal 2
Sejumlah gas mengalami
siklus A-B-C-D-A. suhu di
titik C = 400 K. Tentukan:
a. Suhu di titik A
b. Usaha yang dilakukan
gas
c. Perubahan energi
dalam
d. Kalor yang diserap
setiap siklus

12. 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.

13. • 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.

14. • 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)

15. • 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
W = - 3/2 nR (T2 – T1)

16. Contoh Soal
• Sejumlah gas pada tekanan 3 x 105 Pa,
suhu 300 K, dan volume 5 m3. Gas tersebut
mengalami proses isokhorik sehingga
tekanannya menjadi 5 x 105 Pa. Setelah itu,
gas mengalami proses isobarik (pada
tekanan 5 x 105 Pa sehingga volumenya
menjadi 8 m3 .
a. Buatlah diagram pV
b. Tentukan suhu akhir gas, usaha total,
kalor total, dan perubahan energi di
dalamnya!

17. Penyelesaian:
Diketahui:
• Keadaan awal:
P1 = 3 x 105 Pa
T1 = 300 K
V 1 = 5 m3
• Proses isokhorik:
P2 = 5 x 105 Pa
V2 = V1
• Proses isobarik:
V 3 = 8 m3
P3 = P2

18. Kapasitas Kalor
• Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor
yang diperlukan untuk menaikkan suhu
suatu zat sebesar 1 kelvin.
• Secara matematis ditulis:
atau

19. Kapasitas kalor untuk gas ada dua macam,
yaitu untuk volume tetap (CV) dan untuk
tekanan tetap (CP).
a. Kapasitas kalor untuk proses isokhorik:
atau
Sehingga:

20. b. Kapasitas kalor untuk proses isobarik
Sehingga diperoleh persamaan:

21. 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 sedang (±1000 K)