5 kapasitas panas (termodinamika)
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Teaching SlideTRANSCRIPT

TERMODINAMIKATERMODINAMIKAEnergi dalam, Kalor, dan Kapasitas panas

v1
v2
dx
F (dorong)
TermodinamikaTermodinamika
Sistem sesuatu yang diamati
Lingkungan sesuatu di luar sistem
Usaha yang dilakukan
dW = Fdx

Pengertian sistem dan Pengertian sistem dan lingkunganlingkungan
Sistem
Lingkungan

Berbagai jenis sistemBerbagai jenis sistem

Hukum Termodinamika IHukum Termodinamika I“Perubahan energi dalam (ΔU) dari sebuah sistem hanya tergantung pada transfer panas ke dalam sistem (Q) dan kerja yang dilakukan oleh sistem (W) dan tidak tergantung pada proses yang terjadi.”
ΔU = Q - W

SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W=0
QU
Sebuah sistem menyerap kalor dan sistem tidak menghasilkan kerja

SISTEM
LINGKUNGAN
W(+)
Sistem melakukan kerja dengan berekspansi terhadap lingkungannyaDan tidak ada panas yang ditambahkan selama proses, energi
Meninggalkan sistem dan energi dalam berkurang
)()( UWJika
WU

SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W(+)
Ketika panas Q ditambahkan ke sistem sebagian dari energi yang ditambahkantetap tinggal dalam sistem, mengubah energi dalam sebesar ∆U; sisanya
meninggalkan sistem melakukan kerja
WQU WUQ
HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

Ditransformasikan sebagai akibat perbedaan suhu dari sistem panas ke dingin.-Panas merupakan faktor ekstensif (bergantung pada jumlah zat)-Suhu merupakan faktor intensif (tidak bergantung pada jumlah zat)
Panas diberi simbol q, bergantung dari suhu, jenis zat dan banyaknya zat Kapasitas panas.
Kapasitas panas: Banyaknya panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu zat 1oCPanas Jenis: Banyaknya panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu1 gram suatu zat 1oC.Kapasitas Panas Molar: Banyaknya panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu1 mol zat 1oC.
PanasPanas

SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W(+)
SISTEM
LINGKUNGAN
Q (-) W(-)

Hukum Termodinamika IHukum Termodinamika I
Kalor dan Usaha pada sistem dengan lingkungan dapat dijelaskan :1. Kalor ditambahkan ke sistem Q +2. Kalor dilepaskan dari sistem Q – 3. Kerja dilakukan oleh sistem W +4. Kerja dilakukan pada sistem W –
Hukum termodinamika ke – I merupakan hukum kekekalan energi.

EEnergi Dalam (nergi Dalam (U)U)
BENDA
MOLEKUL
ATOM
Energi KinetikEnergi Potensial
Energi dalam (U) suatu sistem : jumlah energi kinetik seluruh partikel penyusunnya ditambah seluruh energi potensial dari interaksi antara seluruh partikel itu
Ketika terjadi perubahan keadaan suatu sistem energi dalam dapatberubah dari U1 U2
12 UUU

Energi Dalam Gas IdealEnergi Dalam Gas Ideal
U = (3/2) NkT atau U = (3/2) nRT
Energi dalam dari gas ideal hanya merupakan fungsi dari temperatur, sedangakan energi dalam gas nyata fungsi dari tekanan (p), suhu (T), dan volume (V).
Persamaan diatas hanya berlaku pada gas monoatomik (molekul beratom satu).Contoh : He, Ne, Ar, dll.
Untuk gas diatomik seperti O2, N2, Cl2 menggunakan bilangan (5/2) karena memiliki 5 derajat kebebasan.

v1
p1
v
p2
p
v2
Proses Isotermal
Pada keadaan ini temperatur (T) tetap, berarti T = 0
U = (3/2) nRT U = 0
Sehingga :
Q = W W = nRT ln(V2/V1)

Proses Isokhorik
v1
p1
v
p2
p
Pada keadaan ini Volume (V) tetap, berarti V = 0
W = PV W = 0
Sehingga :
U = Qv U = U2 – U1

Proses Isobarik
v1
v
p
v2
p1
Pada keadaan ini tekanan (p) tetap, dengan kata lain tidak terjadi
perubahan dalam sistem
W = PV dan Qp = n Cp T
Sehingga :
ΔU = Qp - W atau U = U2 – U1

v1
p1
v
p2
p
v2
T1T2
Proses Adiabatik
Pada keadaan ini tidak terjadi transfer panas yang masuk dan
keluar sistem, maka Q = 0
Sehingga :
ΔU = Q - W ΔU = - W
)(1
12211
122
111
2211
VPVPW
VTVT
VPVP

Termodinamika Gas Ideal
WU Proses adiabatik
Proses isokhorik QvU
Proses isobarik WQpU
Proses isotermal WQ

Contoh SoalContoh Soal
Sebuah pemanas air menggunakan listrik sebagai sumbernya digunakan untuk
memanaskan 3 kg air pada 80oC. Usaha yang diberikan filamen pemanas 25 kJ
sementara panas yang terbuang karena konduksi sebesar 15 kkal. Berapa perubahan
energi internal sistem dan temperatur akhir ?

KAPASITAS PANAS DARI GAS IDEALKAPASITAS PANAS DARI GAS IDEAL
Kapasitas panas adalah banyaknya kalor yang diserap oleh gas untuk menaikan suhunya. Kapasitas panas dapat terjadi pada volum tetap (CV) atau tekanan tetap (CP)
Kapasitas panas molarpada volum tetap (CV)
Kapasitas panas molarpada tekanan tetap (CP)

dTnCdQ V
dQdUdW 0
dTnCdU V
Pada volum konstan sistem tidak melakukan kerja sehingga W = 0
Qv = n Cv T
Kapasitas panas molar pada volum Kapasitas panas molar pada volum tetap (Ctetap (CVV))

dTnRdWdVPdW
dTnCdQ P
Karena P konstan perubahan volume sebanding dengan perubahan suhunya
Qp = n Cp T
Kapasitas panas molar pada Kapasitas panas molar pada tekanantekanan tetap (Ctetap (Cpp))

Nilai dari CNilai dari CPP dan C dan Cvv hasil hasil eksperimeneksperimen

Hubungan antara panas jenis (CHubungan antara panas jenis (CPP) dan ) dan (C(Cvv) )

Grafik kapasitas panas pada volume tetap terhadap perubahan suhu untuk gas diatomik seperti H2, Cl2, N2, O2,
dll.
PPrinsip ekipartisi energi pada rinsip ekipartisi energi pada kapasitas panaskapasitas panas

V
P
C
C
Untuk gas CP selalu lebih besar daripada CV 1
Untuk gas monoatomik RCV 2
3 67,1
Untuk gas diatomik RCV 2
5 40,1
RCC Vp
)(1
12211
122
111
2211
VPVPW
VTVT
VPVP
Rasio Kapasitas Rasio Kapasitas PanasPanas

Contoh SoalContoh Soal
1. Hitunglah jumlah panas (Q) yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 8 gr gas Helium dari 298 K ke 396 K pada tekanan tetap?
2. Suatu gas ideal monoatomik dalam sistem tertutup mengalami proses reversible. Gas tersebut ditekan secara adiabatis dari keadaan awal 70oC dan 1 bar sampai 150oC. Berapakah kalor , energi dalam, dan tekanan akhir dari gas tersebut?