Dokumen ini membahas hukum pertama termodinamika, termasuk perubahan energi dalam sistem berdasarkan kalor dan kerja. Berbagai proses termodinamika seperti isotermal, isokhorik, isobarik, dan adiabatik dijelaskan dengan aplikasi praktis dan contoh soal. Selain itu, kapasitas kalor untuk gas pada kondisi berbeda diperkenalkan, menekankan perbedaan antara volume dan tekanan tetap.

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)