bab 1
DESCRIPTION
BAB 1. KONSEP DASAR. TERMODINAMIKA adalah satu sains yang mempelajari tentang penyimpanan ( storage ), pengubahan ( transformation ), dan pemindahan ( transfer ) energi. FORMS OF ENERGY. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
BAB 1
KONSEP DASAR
TERMODINAMIKA adalah satu sains yang
mempelajari tentang penyimpanan
(storage), pengubahan (transformation),
dan pemindahan (transfer) energi
STORED ENERGY
Internal Energy (U)
Kinetic Energy (EK)
Potential Energy (EP)
Chemical Energy
FORMS OF ENERGY
Dalam termodinamika, kita akan menyusun persamaan matematis
yang menghubungkan transformasi dan transfer energi dengan variabel-
variabel makroskopis, seperti temperatur, volume, dan tekanan,
yang menggambarkan sistem termodinamis.
Hukum-hukum Termodinamika
Hukum-hukum Termodiamika:
1. Hukum ke-0 : mendefinisikan temperatur (T)
2. Hukuj ke-1 : mendefinisikan energi (U)
3. Hukum ke-2 : mendefinisikan entropy (S)
4. Hukum ke-3 : mendefinisikan nilai S pada 0 K
SISTEM TERMODINAMIS
Sistem termodinamis adalah bagian dari semesta yang menjadi perhatian /
sekumpulan senyawa yang terdiri dari partikel-partikel
atom dan molekul
SISTEM
SEKELILING
BOUNDARY
SISTEM
TERISOLASI TERTUTUP TERBUKA
TERISOLASI TERTUTUP TERBUKATransfer massa Tidak ada Tidak ada Ada
Transfer panas dan/atau kerja
Tidak ada Ada Ada
8
PROPERTY DAN KEADAAN SISTEM
SISTEM
HOMOGEN HETEROGEN
Minuman kopi Udara
Air teh + es
Fasa adalah sejumlah material yang o Memiliki komposisi seragam/homogeno Dapat dibedakan secara fisik dengan fasa lainnyao Dapat dipisahkan secara mekanik dari fasa
lainnyaContoh sistem satu fasa ( = 1):o Air murnio Udara (N2, O2, Ar, CO2)
Contoh sistem 2 fasa:o Es dalam airo Susu (butiran lemak dalam larutan air)
11
Property adalah besaran yang digunakan untuk menggambarkan suatu sistem pada keadaan kese-imbangan.
State/keadaan suatu sistem adalah kondisi dari sistem tersebut sebagaimana dinyatakan dengan nilai dari propertynya pada suatu saat tertentu.
Property yang umum digunakan untuk menggambar-kan suatu sistem adalah tekanan (P), temperatur (T), volume (V), internal energy (U), enthalpy (H), entropy (S), jumlah mol (ni), massa (m), kecepatan (u), dan posisi.
Property memiliki nilai unik apabila suatu sistem berada dalam keadaan tertentu, dan nilainya tidak tergantung pada jalannya proses, hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir dari sistem.
Secara matematis:
122
1
d
diferensial eksak Perubahan property ketika sistem
berubah dari keadaan 1 ke keadaan 2
14
V = 1,012 cc/g V = 1,003 cc/g V = 1,091 cc/g
PROPERTY
EKSTENSIF INTENSIF
nVV
t
mVV
t
tV
n (vol. spesifik)
(vol. molar)
16
JUMLAH/UKURAN
Massa(m)
Jumlah mol(n)
Volume total(Vt)
Mmn
KESEIMBANGAN TERMODINAMIK: PROSES
Keseimbangan adalah suatu keadaan yang statis, tidak ada perubahan, bahkan tidak ada kecenderung-an untuk berubah.
Suatu sistem berada dalam keseimbangan termo-dinamik apabila propertynya (T dan P) konstan dari satu titik ke titik lainnya dan tidak ada kecenderung-an untuk berubah dengan waktu.
Apabila temperatur sebagian boundary dari sistem tiba-tiba naik, maka akan terjadi redistribusi spontan sampai semua bagian sistem memiliki temperatur yang sama.
Ketika suatu sistem berubah dari satu keadaan keseimbangan ke keadaan keseimbangan lainnya, maka lintasan yang dilalui sistem tersebut dinamakan proses.
19
Jika dalam perjalanannya dari satu keadaan ke keadaan lainnya, sistem melewati keadaan yang hanya sedikit sekali (infinitisimal) menyimpang dari keseimbangan, maka dikatakan bahwa sistem mengalami proses quasiequilibrium, dan setiap keadaan dalam tahapan proses tersebut dapat dianggap sebagai keadaan keseimbangan.
Proses kompresi dan ekspansi gas dalam internal combustion engine dapat didekati dengan proses quasiequilibrium.
20
Proses reversibel adalah proses yang arahnya dapat dibalik karena adanya perubahan infinitisimal (extremely small)
dari kondisi eksternal.
• Tanpa friksi
• Perubahannya dari keadaan keseimbangan adalah kecil sekali (infinitesimal)
• Melewati serangkaian keadaan keseimbangan
• Disebabkan oleh ketidakseimbangan gaya yang besarnya infinitesimal
• Arahnya dapat diubah di sebarang titik oleh adanya perubahan eksternal yang besarnya infinitesimal
• Jika arahnya dibalik, maka akan melewati jalur semula dan akan kembali ke keadaan sistem dan sekeliling mula-mula.
RESUME: PROSES REVERSIBEL
22
. . . . . .
P1V1
P2V2
PnVn
Diagram PV
Dilakukan percobaan pada temperatur tetap
23
P
V
••••
•
P1P2
Pn
V1 V2Vn
24
KERJA/WORK (W)
dl
FdlFW
Gaya yang dikenakan oleh piston terhadap fluida dalam silinder:
F = P A
Pergeseran piston:
AVd
AdVdl
tt
(1.2)
(1.1)
25
F searah dengan pergeseran piston (dl) menurut pers. (1.1) W positif.
Volume gas dalam silinder mengecil dVt negatif.
Penggabungan pers. (1.1) dan (1.2) menghasilkan:
AVdAPW
t
dl
F
Karena A konstan maka:
tdVPW (1.3)
2626
P
Vt
P1
Vt
tdVPW
Ini adalah luas di bawah kurva yang diarsir, dengan lebar - Vt dan tinggi antara P1 dan P1’.
P1’
272727
P
Vt
P1
Vt
Jika proses berubah dari P1 ke P2 dengan melalui serangkaian proses reversibel, maka usaha total adalah jumlah dari semua segmen-segmen luasan kecil.
P2
t
t
V
V
tdVPW2
1
(1.4)
282828
PANAS (HEAT)
292929
Transfer energi
30
Energi ditransfer dalam bentuk kerja: tumbukan antar partikel
Secara makroskopis tak teramati
Harus ada satu besaran makroskopis yang mewakili transfer energi dalam skala mikroskopis
TEMPERATUR