1 / 77

termodinamika

termodinamika. Kompetensi Dasar:. Menganalisis dan menerapkan hukum termodinamika. Indikator :. Setelah mempelajari bab ini, siswa diharapkan mampu : Menganalisis keadaan gas karena perubahan suhu, tekanan, dan volume. Menggambarkan perubahan keadaan gas dalam diagram P-V.

gaurav
Download Presentation

termodinamika

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. termodinamika

  2. Kompetensi Dasar: • Menganalisis dan menerapkan hukum termodinamika

  3. Indikator : • Setelah mempelajari bab ini, siswa diharapkan mampu : • Menganalisis keadaan gas karena perubahan suhu, tekanan, dan volume. • Menggambarkan perubahan keadaan gas dalam diagram P-V. • Memformulasikan hukum I termodinamika dan penerapannya. • Mengaplikasikan hukum II termodinamika pada masalah fisika sehari-hari. • Memformulasikan siklus Carnot. • Merumuskan proses reversibel dan tak reversibel.

  4. Termodinamika adalah : ilmu yang mempelajari hukum-hukum yang mengatur perubahan energi dari suatu bentuk ke bentuk lain, aliran dan kemampuan energi melakukan usaha. • Dua istilah yang berkaitan erat dalam termodinamika, yaitu:

  5. Sistem adalah : sesuatu yang menjadi subyek pembahasan atau fokus perhatian. • Lingkungan adalah : segala sesuatu yang tidak termasuk dalam sistem atau segala keadaan di luar sistem.

  6. Perhatikan gambar: Tabung berisi gas: Batas sistem lingkungan sistem gas

  7. Hukum termodinamika dibagi 2 yaitu : • Hukum pertama, yaitu : prinsip kekekalan energi yang memasukkan kalor sebagai mode perpindahan energi. • Hukum kedua, yaitu : bahwa aliran kalor memiliki arah, dengan kata lain, tidak semua proses di alam adalah reversibel (dapat dibalikkan arahnya)

  8. Usaha, Kalor, dan Energi Dalam • Pengertian Usaha dan Kalor. • Usaha adalah: ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. • Energi mekanik sistem adalah : energi yang dimiliki sistem akibat gerak dan koordinat kedudukannya.

  9. Pengertian Energi Dalam • Energi dalam adalah : suatu sifat mikroskopik zat, sehingga tidak dapat di ukur secara langsung. • Secara umum perubahan energi dalam (U), di rumuskan : U = U2 – U1

  10. Formulasi usaha, kalor dan Energi dalam • Usaha oleh sistem terhadap lingkungannya. • Proses isobarik (tekanan konstan) W = p V = p( V2 – V1 ) V2 V1

  11. Perjanjian tanda : • Usaha bertanda positif (+), jika sistem melakukan usaha pada lingkungan (gas memuai V2 > V1). • Usaha bertanda negatif (-), jika lingkungan melakukan usaha pada sistem ( gas memampat V2 V1 ).

  12. Contoh soal 1 • Sejenis gas berada dalam wadah yang memiliki volum 2 m3 dan tekanan 4 atm. Hitung usaha luar yang dilakukan gas jika : • Gas memuai pada tekanan tetap sehingga volumnya mejadi dua kali semula. • Gas dimampatkan pada tekanan tetap sehingga volumnya mejadi sepertiga semula. (1 atm = 1,0 x 105N/m2)

  13. Penyelesaian • Diket : V1 = 2 m3 p = 4 atm = 4 x 105 N/m2 • Ditanya : W, jika: a. V2 = 2V1 b. V2 =

  14. Jawab : • W = pV = p ( V2 – V1 ) = p ( 2V1 – V1) = pV1 = ( 4 x 105 ) 2 W = 8 x 105 J

  15. W = pV = p ( V2 – V1) = p ( 1/3 V1 – V1) = p (-2/3 )V1 = (-2/3)pV1 = (-2/3) 4 x 105 x 2 W = - 5,33 x 105 J

  16. Dari grafik diperoleh : Usaha yg dilakuka oleh atau pada sistem gas sama dg luas daerah di bawah grafik p-V dg batas volum awal dan volum akhir. Grafik p - V p1 p2 Luas = usaha V1 V2

  17. Sejumlah gas pada keadaan A berubah ke keadaan B (lihat gambar). Bagaimana cara anda menghitung usaha luar yang dilakukan gas ? Hitung usaha luar tersebut. Contoh soal 2 p (x105 N/m2) A 5 B 2 8 36 V(x10-3 m3)

  18. Penyelesaian : • U = luas trapesium • Usaha luar:

  19. Dari grafik diperoleh: “usaha yang dilakukan oleh (atau pada) sistem gas yang menjalani suatu proses siklus sama dengan luas daerah yang dimuat oleh siklus tersebut (luas daerah yg diasir)” Usaha dalam proses siklus p Lintasan 1 A B Lintasan 2 V

  20. Gas ideal diproses seperti gambar di samping. Berapa usaha yang dilakukan sistem per siklus ? Jika mesin bekerja 5 siklus per 2 sekon, berapa daya yang dibangkitkan sistem ? Contoh soal 3 p (Nm-2) 2x105 C 105 A B V (m3) 0,0125 0,025

  21. Penyelesaian : • Usaha yg dilakukan sistem per siklus. W = luas ABC = AB x BC/2 = ( 0,0125 – 0,025) x (2x 105 – 1 x 105)/2 = (- 0,0125) x (1/2) x 105 = - 0,00625 x 105 W = - 6,25 x 102 J

  22. Usaha dlm 5 siklus = 5 x – 6,25 x 102 = - 3,125 x 103 J maka daya selama 2 sekon adalah :

  23. Formulasi Kalor Q = mcT = CT • Formulasi Energi Dalam • Gas monoatomik

  24. Gas diatomik • Perubahan Energi Dalam • Gas monoatomik

  25. Gas diatomik • Dari dua persamaan perubahan energi dalam di atas dapat disimpulkan : “Perubahan energi dalam U hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir dan tidak bergantung pada lintasan yang ditempuh oleh sistem”

  26. Beberapa Proses Termodinamika Gas • Proses Isobarik ( tekanan tetap ) • Usaha yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungan (V2 > V1). W = p ( V2 – V1)

  27. W positif ( + ) p 2 1 V V1 V2

  28. Usaha yang dilakukan lingkungan terhadap sistem (V2 V1). W = p ( V2 – V1 )

  29. W negatif ( - ) p 2 1 V V1 V2

  30. Proses Isokhorik (volum tetap ) W = 0 Karena V2 = V1 Perhatikan gambar p p2 p1 V V1 = V2

  31. Proses Isotermal ( suhu tetap ) Dari persamaan : pV = nRT diperoleh :

  32. Sehingga usaha yang dilakukan sistem (gas) dirumuskan :

  33. Perhatikan gambar : p V V1 V2

  34. Contoh soal 4 • Suhu tiga mol suatu gas ideal 373 K. Berapa besar usaha yang dilakukan gas dalam pemuaian secara isotermal untuk mencapai empat kali volum awalnya ?

  35. penyelesaian • Diket : n = 3 mol T = 373 K V2 = 4V1 R = 8,31 J/mol • Ditanya : W

  36. Jawab :

  37. Proses Adiabatis adalah : suatu proses keadaan gas di mana tidak ada kalor yang masuk ke dalam atau keluar dari sistem ( Q = 0 )

  38. Perhatikan gambar Silinder logam Bahan pengisolasi

  39. Grafik p – V pada proses Adibatik p2 kurva adiabatik T1 p1 T2 V2 V1

  40. Contoh proses adiabatis: • Pemuaian gas dalam mesin diesel • Pemuaian gas dalam sistem pendingin • Langkah kompresi dalam mesin pendingin

  41. Usaha dalam proses adiabatik secara matematis di rumuskan :

  42. Contoh soal 5 • Suatu gas ideal monoatomik  = 5/3 dimampatkan secara adiabatik dan volumnya berkurang dengan faktor pengali dua. Tentukan faktor pengali bertambahnya tekanan.

  43. Diket :  = 5/3 V1 = 2V2 atau V2 = (1/2)V1 Ditanya : p2

  44. Jawab :

  45. Hukum pertama termodinamika Perhatikan Gambar. lingkungan -W +W sistem -Q +Q

  46. Secara matematis hukum I Termodinamika, dirumuskan : U = U2-U1= Q – W +Q = sistem menerima kalor -Q = sistem mengeluarkan kalor +W = sistem melakukan usaha -W = sistem dikenai usaha

  47. Contoh soal 6 • Suatu sistem menyerap 1500 J kalor dari lingkungannya dan melakukan 2200 J usaha pada lingkungannya. Tentukan perubahan energi dalam sistem. Naik atau turunkah suhu sistem?

  48. Diket : Q = 1500 J W = 2200 J Ditanya : U

  49. Jawab : U = Q – W = 1500 – 2200 = - 700 J Karena energi dalam sistem bernilai negatif maka suhu sistem menurun (T2  T1)

More Related