Panas & Kerja

Panas

Panas merupakan peristiwa yang terjadi akibat adanya pertukaran energi antara sistem

dan lingkungan yang disebabkan oleh perbedaan suhu. Dalam hal panas kita

membedakan dua hal, yakni rasa kepanasan yang disebut temperatur dan suatu

besaran yang dapat juga menyebabkan perubahan temperatur, yang disebut jumlah

panas (Q).

Kerja

Kerja merupakan peristiwa terjadinya pertukaran energi antara sistem dan lingkungan

dalam bentuk selain panas. Usaha disebut juga sebagai besarnya energi yang

diberikan oleh suatu benda sehingga benda tersebut dikatan bergerak.

Konvensi Tanda

1. Panas diberikan ke system (+q)

2. Panas dikeluarkan oleh system (-q)

3. Kerja dilakukan ke system (+W)

4. Kerja dilakukan oleh system (-W)

W = F . S

Penyerapan Kalor oleh Solid dan Liquid

Kapasitas Kalor (C)

Banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar satu

derajat Celsius (1ΟC).

Kalor Spesifik (c)

Kalor spesifik adalah energi yang diperlukan untuk menaikkan temperatur suatu satuan massa

sebesar 1 derajat celsius (1ΟC) .

Untuk air :

c = 1 kal/groC = 1 BTU/lboF = 4190 J/kgoK

Kerja pada Ekspansi Gas

Kerja (W) merupakan fungsi proses, oleh karena itu kerja merupakan diferensial kerja

bukan diferensial eksak. Yang dianggap penting adalah prosesnya bukan tujuan atau

hasilnya. Proses 1 akan berlainan dengan proses 2 begitu pula sebaliknya. Usaha/kerja

dapat dilakukan oleh suatu system gas dengan merubah volume.

Kerja yang dilakukan gas pada saat ekspansi dari keadaan awal ke keadaan akhir

adalah luas dibawah kurva dalam diagram PV

Terdapat dua kemungkinan jalan/proses untuk menuju ke kedaan 2 dari keadaan 1.

Jalan 1 Menurunkan Pext dari P1 ke P2 secara tiba-tiba Irreversible

Jalan 2 Mengangkat torak, kemudian menurunkan Pext dari P1 ke P2 secara

perlahan reversible

Berikut akan diuraikan langkah-langkah dari kedua Jalan tersebut :

Jalan 1

Pext = konstan = P2

W 1=∫1

2

PextdV=P2∫1

2

dV

W1 = P2 = (V2 – V1)

Jalan 2

Gas Ideal berlaku :Pext = P = nRT/V

W II=∫1

2

PextdV

W II=∫1

2

nRT /dV = WII = nRT ln V 2V 1

= -nRT lnP2P1

Gas Ideal

Gas ideal (sempurna) adalah gas dimana tenaga ikat molekul-molekulnya dapat diabaikan.

Persamaan Gas Ideal

PV = nRT

n = jumlah mol gas

R = konstanta gas umum

= 8,312 J/mol.K

= 0,08206 L.atm/mol.K

Perubahan Keadaan Gas Ideal

1. Perubahan dengan Proses T konstan (Isothermal/Istothermis)

Keadaan gas akan dirubah dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan menekan torak dan suhu gas dijaga tetap

Gas ideal

P=nRTV

Reversible

Pex = Pgas

W=∫Vi

V f

PdV

W=∫Vi

VfnRTVdV=nRT∫

Vi

VfdVV

Irreversible

Pex = konstan

w=−∫V 1

V 2

Pex dV

w=−Pex∫V 1

V 2

dV=−Pex ΔV

2. Perubahan Keadaan dengan V Tetap (Isometric / Isochoris)

Proses isokorik adalah proses yg dialami oleh gas di mana gas tidak mengalami

perubahan volume atau volume tetap. Oleh

karena itu, usaha yg dilakukan gas pada proses isokorik

adalah nol.

ΔV = 0

W = P x ΔV = 0

3. Perubahan Keadaan dengan Proses P tetap (isobaric)

Proses yg berlangsung pada tekanan tetap dinamakan proses isobarik. Bila

volume gas bertambah, berarti gas melakukan usaha atau usaha gas positif

(proses ekspansi). Jika volume gas berkurang, berarti pada gas dilakukan

usaha atau usaha gas negatif (proses kompresi).

Keadaan gas dirubah dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan memanaskan silinder, sedang torak dibuat bebas bergerak sehingga P gas dlm silinder tetap

W = P X ΔV

W=∫V a

V b

PdV=P∫Va

Vb

dV