Kuliah Pertama (4 September 2012)Pendahuluan TERMODINAMIKA

KONTRAK PEMBELAJARAN TERMODINAMIKANama Mata Kuliah : Kode : Bobot SKS : Pengajar : Hari /Jam Termodinamika D10C.0500105 3 SKS 1. Otong Nurhilal, S.Si, M.Si 2. H. Aswad H. Saad, M.Si : Selasa, 08.00 sd 10.30 bbwi

Deskripsi PerkuliahanMata kuliah ini membahas konsep termodinamika dan aplikasinya dalam berbagai kasus. Ruang lingkup materi yang dibahas meliputi: sistem termodinamika, wujud zat dan kalor, persamaan keadaan, teori kinetik gas, hukum I termodinamika, hukum II termodinamika, entropi dan kombinasi hukum I dan II.

Manfaat PerkuliahanManfaat dari perkuliahan termodinamika adalah membantu mahasiswa untuk memahami dan menerapkan konsep-konsep termodinamika dalam pengembangan teknologi tepat guna di industri-industri mesin berbasis termodinamika.

TermodinamikaEntropi

Kombinasi Hukum I dan IIHukum I Termodinamika Hukum II Termodinamika

Teori Kinetik Gas Persamaan Keadaan

Basic

Organisas i Materi

Wujud Zat dan Kalor Sistem Termodinamika

Rencana Perkuliahan Pertemuan ke 1 : Sistem termodinamika

Pertemuan ke 2 : Sistem termodinamika Pertemuan ke 3 : Wujud zat dan kalor Pertemuan ke 4 : Wujud zat dan kalor

Pertemuan ke 5 : Persamaan Keadaan Pertemuan ke 6 : Persamaan Keadaan Pertemuan ke 7 : Teori Kinetik Gas

Ujian Tengah Semester (UTS)

Rencana Perkuliahan Pertemuan ke 8

: Hukum pertama : Hukum pertama : Hukum kedua : Kombinasi hukum termo I : Kombinasi hukum termo I : Entropi

termodinamika Pertemuan ke 9 termodinamika Pertemuan ke 10 thermodinamika Pertemuan ke 11 dan II Pertemuan ke12 dan II Pertemuan ke 13

Bahan Bacaan PerkuliahanBuku bacaan wajib (BW): 1. Wark, Kenneth. 1983. Thermodynamics. New York: McGraw-Hill, Inc. 2. Zemansky, Mark W. and Richard H. Dittman. 1982. Heat and Thermodynamics. New York: McGraw-Hill, Inc. Buku bacaan anjuran (BA): 1. Mark, Melvin and Arthur R. Foster. 1979. Thermodynamics. New York: Allyn and Bacon, Inc. 2. Lim, Yung-Kuo. 1990. Problems and Solutions on Thermodynamics and Statistical Mechanics. London: Worid Scientific Publishing Co. Ltd.

Kriteria PenilaianNilai akhir mata kuliah diperoleh berdasarkan komponen dengan bobot sebagai berikut: a. Tugas = 20 % b. Quiz = 20 % c. UTS = 30 % d. UAS = 30 % Total = 100 %

BAB I Sistem Termodinamika

1.1 Pengertian DasarKata termodinamika berasal dari kata thermodynamics. Kata tersebut pertama kali digunakan oleh W. Thomson (1824-1907) tahun 1849 [1] yang merupakan gabungan dari kata therme dari bahasa Yunani (Greek) yang berarti panas (heat) dan dynamis yang berarti kekuatan atau daya (power). Termodinamika diartikan sebagai pengetahuan yang berhubungan dengan panas (heat) dan kerja (work) dan sifat-sifat bahan yang berhubungan dengan panas dan kerja. Salah satu tujuan utama dalam termodinamika adalah membuat formula yaitu hubungan antara

1.2 Sejarah Perkembangan Termodinamika 1593: Galileo mengembangkan thermometer air. 1650: Otto von Guericke membuat pompa vakum pertama. 1662: Robert Boyle mengenalkan proses isotermal gas ideal 1679: Denis Papin (steam engine). 1698: Thomas Savery (steam engine). 1710: Thomas Newcomen (more practical steam engine) 1760s: Joseph Black (calorimetry). 1780s: James Watt (improves the steam engine) 1798: Benjamin Thompson (Count Rumford) (kesetaraan mekanik) 1824: Nicolas L`eonard Sadi Carnot (idealized heat engines).

1840: Germain Henri Hess (first law of thermodynamics for work-free chemical reactions) 1840s: Julius Robert von Mayer relates heat and work. 1840s: James Prescott Joule relates heat and work. 1847: Hermann von Helmholtz (theory of energy conservation) 1848: William Thomson (Lord Kelvin) (absolute zero of temperature). 1850: Rudolf Julius Emanuel Clausius (second law of thermodynamics) 1865: Clausius introduces the concept of entropy. 1871: James Clerk Maxwell develops the Maxwell relations. 1870s: Josiah Willard Gibbs (mathematical thermodynamics).

Peraih Hadiah Nobel Abad ke 20Jacobus Henricus vant Hoff (1901), Johannes van der Waals (1910), Heike Kamerlingh Onnes (1913), Max Planck (1918), Walther Nernst (1920), Albert Einstein (1921), Erwin Schrodinger (1933), Enrico Fermi (1938), Percy Bridgman (1946), Lars Onsager (1968), Ilya Prigogine (1977), and Kenneth Wilson (1982).

1.3 Beberapa Aplikasi Praktis Seorang pahlawan dari Alexandria (10-70 AD), seorang ahli teknik dan matematika Yunani, telah melakukan konversi energi panas menjadi energi mekanik. Denis Papin (1647-1712) membuat percobaan penggunaan tenaga uap untuk mengangkat suatu beban. James Watt (1736-1819) telah memperkenalkan mesin uap untuk transfortasi. Robert Fulton (1765-1815) adalah ilmuwan pertama kali yang menggunakan mesin uap pada kapal laut dengan memanfaatkan mesin uap hasil temuan James Watt.

Pada perkembangan berikutnya telah diperkenalkan beberapa divais modern berbasis termodinamika antara lain : Pembangkit listrik tenapa uap sederhana Siklus pendingin uap kompresi Pembangkit separator udara (air separation plant), Turbin gas (the gas turbine), dan Mesin roket kimia (the chemical rocket engine).

1.4 Sistem Termodinamika dan Volume Atur (control volume) Beberapa definisi penting yang harus diketahui yaitu : SISTEM TERMODINAMIKA adalah jumlah massa tertentu yang berada dalam lingkup penelitian atau pengamatan. LINGKUNGAN adalah sesuatu yang berada diluar sistem. LAPIS BATAS SISTEM adalah interface yang memisahkan sistem dan lingkungan. SEMESTA adalah gabungan antara sistem dan lingkungan.

Ada dua interaksi penting antara sistem dan lingkungan yaitu : Panas dapat melintas kedalam sistem (sistem mendapatkan panas) Kerja dapat melintas keluar sistem (sistem mengalami ekspansi) Dengan demikian lapis batas sistem akan berubah, sistem akan berekspansi karena pemanasan tetapi sistem dan lingkungan masih tetap bisa dibedakan. SISTEM TERISOLASI yaitu sistem yang tidak dipengaruhi oleh lingkungannya. Dalam kondisi seperti ini massa sistem tetap dan ada kemungkinan

Ada perbedaan antara sistem dengan volume atur yaitu : sistem memiliki massa yang tetap dan tertutup sedangkan volume atur memiliki massa yang berpeluang untuk berubah dan sistem terbuka seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.2.

Sistem

Volume atur

1.5 Tinjauan Makroskopik Pada prinsipnya, kita dapat menyelesaikan suatu gaya yang bekerja pada setiap molekul dan menggunakan hukum Newton untuk menentukan tingkah laku sistem. Namun ini akan sulit karena : 1. Jika kita punya volume 1 m3 gas pada tekanan dan tekanan atmosfer, kita harus mencari solusi untuk komposisi 2,4 x 1025 molekul. 2. Kita membutuhkan enam persamaan gerak untuk tiap-tiap molekul, tiga untuk posisi X, Y, Z dan tiga untuk kecepatan u, v, w. Ini akan membutuhkan total 1.4 x 1026 persamaan diferensial untuk menyelesaikan secara terusmenerus. 3. Butuh computer dengan RAM yang besar.

Dengan melihat kesulitan tersebut maka pendekatan yang digunakan adalah pandangan makroskopik dimana besaran yang digunakan adalah besaran yang dapat terukur seperti tekanan, volume, temperature dan energy. Koordinat makroskopik ; kuantitas yang diacu sebagai ciri umum atau sifat skala besar dari suatu sistem. Seperti tekanan, volume dan temperatur. Ciri koordinat makroskopik adalah : 1. Koordinatnya tidak menyangkut pengandaian khusus mengenai struktur materi 2. Jumlah koordinatnya sedikit 3. Koordinat dipilih melalui penginderaan secara

Koordinat mikroskopik ; kuantitas yang dinyatakan dalam suatu ensembel (segmensegmen serupa) sistem. Seperti jumlah molekul, dll. Cirinya : 1. Terdapat pengandaian mengenahi struktur materi 2. Banyak kuantitas yang harus diperinci 3. Kuantitas yang diperinci tidak melalui penginderaan langsung 4. Kuantitas ini tidak dapat diukur secara langsung

Problem Solving