kelompik 14-hukum ii termodnamika
DESCRIPTION
hukum ii termodinamikaTRANSCRIPT
‘‘Om Swastiastu’’‘‘Om Swastiastu’’
Nahzim Rahmat1113031027Ratih Noviyanti1113031028I Putu Eka Andipa Suryanada1113031051Putu Dika Wilyana Dewi1113031057
HUKUM II TERMODINAMIKA
Kelompok 14
Hukum Kedua Termodinamika
Termodinamika I
Memberi penjelasan tentang kekalan energi energi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan energi dapat
dirubah dari bentuk satu kebentuk lainnya
Memberikan besaran termodinamika enegi dalam (U) dan entalpi (H) yang sangat
berguna dalam menentukan energi yang menyertai suatu proses dan perubahan
sistem
Termodinamika I tidak memberi gambaran bahwa perubahan yang energinya kekal
tidak terjadi sembarang Untuk menjelaskan arah proses, dibutuhkan
besaran termodinamika yag lain termodinamika II
Reversibel dan Ireversibel
Reversibel proses yang berlangsung tanpa adanya kebocoran (kerja maksimum).
Berlangsung lambat dan selalu berkesetimbangan. Proses hipotetik..
Ireversibel jika ada kebocoran (banyak dialam)
Mesin Kalor
Perkembangan termodinamika pd abad
XIX
Permasalahan industri
Mesin uap
Kajian termodinamika = mesin kalor
Proses /perubahan sistem selalu diikuti dengan kalor dan kerja
Lloyd Henderson :
Sains berhutang lebih banyak kepada mesin kalor (mesin uap) : utang mesin kalor kepada sains
Utang besar sains
Mesin kalor
Hukum II termodinamika
Besaran entropi
Cara kerja Mesin Uap
Api = memanaskan material (working substance)
Yang menyebabkan uap mengembang dan menggerakkan piston, dan kerja diperoleh
Uap menjadi dingin karena ekspansi dan dikeluarkan melalui katup sehingga piston bisa dikembalikan ke posisi semula dan siap memulai proses lagi
Suatu proses dimana posisi sistem dikembalikan ke keadaan awal (semula)
Proses siklikSemua perubahan besaran keadaan sistem pd proses siklik = 0
Mesin Uap Golongan mesin kalor
Mesin kalor dapat dianggap menyerap kalor Q1 dari sumber kalor dengan temperatur lebih tinggi
Reservoir kalor
Mengubahnya sebagian menjadi kerja, W dan melepaskan sisa kalor Q2 ke reservoir kalor yang temperaturnya lebih rendah
Reservoir Kalor, T1
Mesin W
Reservoir Kalor, T2
Reservoir kalor = suatu model resevoir yg mempunyai temperatur homogen dan temperatur ini tidak berubah bila terjadi transfer sejumlah tertentu panas/kalor dari atau ke reservoir
Proses adiabatic Q = 0, sehingga:
Proses isothermal dU = 0, sehingga:
Kerja mesinkalor dipandang sebagai proses siklik reversibel
SIKLUS CARNOT
Proses 1
Ekspansi isotermal reversibel
Kalor dan kerja dari siklus Carnot
dapat dihitung dengan Hk.
Termodinamika I
dW + dQrev = dUatau PdV - dQrev = dU
1
21 1
1
V
Vln nRT- = Q- =W
V
nRT- = W
PdV = dQrev =dW -
dV
2112v
v
T>T dimana ),T-(T C =dW
dTC =dW
PdV- =dW = dU
Proses 2
Ekspansi adiabatik reversibel
Proses 3
Kompresi adiabatik reversibel
Proses 4
Kompresi adiabatik reversibel
Ekspansi isotermal reversibel
Ekspansi adiabatik reversibel
V>V dimana ,V
Vln nRT- = Q- = W 43
3
423
2121v4 T>T dimana ),T-(T C = W
Total kerja (W) yang dilakukan oleh mesin Carnot dalam 1 siklus
21 Q+Q- =W Q-Q =W - 21
Q2 berharga negatif karena V4< V3. Sesuai dengan fakta bahwa kalorini dilepaskan oleh sistem. Sehingga:
atau
Efisiensi mesin Carnot adalah perbandingan antara kerja yang dilakukan mesin dengan kalor yang diserap, Q1
1
2
1
21
1
Q
Q1
Q
Q(Q
Q
W-
SIMPULAN RUMUSAN EFISIENSI MESIN CARNOT:
Q2/Q1 sebanding dengan temperatur termodinamika dari resevoir, maka Efisiensi mesin Carnot dinyatakan sbb:
1
2
T
T1
Kompresi isothermal reversibel
Kompresi adiabatik reversibel
21
3
4
1
2
213
412
1
2
4321
lnln
lnln
QQW
V
VnRT
V
VnRTW
TTCV
VnRTTTC
V
VnRTW
WWWWW
vv
Kerja yang dilakukan oleh mesin dalah selisih antara kalor yang diserap,Q1
dengan kalor yang dilepaskan Q2
Semua mesin Carnot yang bekerja pada dua reservoir kalor yang sama mempunyai efisiensi yang sama
Efisiensi mesin kalor tidak tergantung pada jenis material yang digunakan
Temperatur termodinamika tidak tergantung pada jenis material.
Prinsip mesin Carnot
TEMPERATUR TERMODINAMIKA
Tidak akan pernah tercapai secara praktis
Temperatur termodinamika terendah = 0
Tidak bergantung pada jenis material (working substance) yang digunakan
efisiensi mesin kalor paling besar yang mungkin adalah 1 Skala temperature
termodinamika ditentukan berdasarkan
rumusan efisiensi mesin kalor ideal
Rumusan Hukum II Termodinamika
Hukum II Termodinamika:• Pernyataan Kelvin-Planck: “Tidak mungkin mengkonstruksi mesin kalor yang
bekerja menurut proses siklik yang hanya menghasilkan perubahan kalor menjadi kerja tanpa efek lain”. • Pernyataan Clausius: “Tidak mungkin mesin kalor yang bekerja menurut
proses siklik hanya terjadi perpindahan kalor dari reservoir yang lebih dingin ke yang lebih panas tanpa melibatkan kerja dari luar”.
Kaitan Hukum II Termodinamika
dengan Reversibilitas
Hanya proses yang memenuhi kaidah yang termasuk proses reversibel.
Proses siklik tanpa gesekan = reversibel.
Misal ada gesekan
Saat EkspansiWin > Wout
Saat Reversibel:Wgas = Win + Wkontra gesekan Win > Wout
Kerja (W) gas ada 2 bentuk:1. Kerja untuk melawan kerja luar sistem (Win)
2. Kerja untuk melawan gesekan (Wkontragesekan)
Kerja luar sistem (Wout)
Gaya gesek (Wgesekan)
Teorema Clausius dan
Besaran Entropi
Pada proses siklik reversibel berlaku
Ƞ = 1 – Q2/Q1 = 1 – T2/T1 (Q1 – Q2)/Q1 = (T1 – T2)/T1 Q1.T1 – Q2.T1 = Q1.T1 – Q1.T2
T1.Q2 = T2.Q1
Q2/T2 – Q1/T1 = 0
Secara umum: ɠ δQ/T = 0 (Teorema Clausius)
“Pada proses reversibel, δQ/T adalah suatu besaran termodinamika baru, walaupun δQ sendiri bukan besaran keadaan sistem. Faktor 1/T adalah faktor pengintegrasi yang menyebabkan menjadi diferensial eksak yang merupakan ciri besaran keadaan sistem”.
Besaran termodinamik ini disebut dengan Entropi (S): dS = δQ rev/T
Ketidaksamaan Clausius berlaku:
ɠ δQ/T < 0 (Jika harga integrasi
lebih kecil dari nol, maka berlaku pada proses irreversibel).