termo kuliah1 pdf

Download Termo Kuliah1 PDF

If you can't read please download the document

Upload: rhieva-wong-cilik

Post on 27-Jun-2015

191 views

Category:

Documents


35 download

TRANSCRIPT

KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

Mata Kuliah : Termodinamika Saeful Bahri, ST, MT

Termodinamika dan Energi Thermodinamika didefinisikan sebagai : Ilmu tentang energi (Science of Energy), yang secara spesifik membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Ilmu yang mempelajari energi dan transformasinya. Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan benda tersebut untuk melakukan suatu usaha/kerja. Bentuk energi antara lain : Energi mekanik, Energi panas, energi kimia, energi listrik, dll.Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Bentuk-bentuk EnergiEnergi mekanik adalah suatu energi yang dapat digunakan untuk mengangkat suatu benda dengan energi transisinya berupa kerja, sehingga dapat dengan mudah dikonversi menjadi bentuk energi lain. Energi Listrik adalah jenis energi yang berkaitan dengan arus dan akumulasi elektron. Bentuk transisionalnya berupa aliran elektron yang melalui sebuah konduktor.Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Bentuk-bentuk EnergiEnergi Kimia adalah energi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron, dimana dua atau lebih atom dan atau molekulmolekul berkombinasi menghasilkan senyawa kimia yang stabil dalam bentuk energi tersimpan. Energi Termal yaitu energi yang berkaitan dengan getaran atomik dan molekular dan merupakan energi dasar yang dibentuk dengan menggunakan hukum kedua termodinamika.Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Klasifikasi Energi Berbagai bentuk energi diatas dapat pula dikelompokkan menjadi dua bentuk, yaitu : energi makroskopik, dan energi mikroskopik

Pada energi makroskopik, keberadaan energi ditandai dari posisinya terhadap lingkungannya atau terhadap suatu referensi yang ditentukan. Contoh : energi kinetik dan energi potensial Energi mikroskopik, keberadaan energi ditentukan oleh struktur internal dari zat pembawa energi sendiri dan tidak tergantung kepada lingkungannnya, yaitu struktur dan gerakan molekul zat tersebut. Energi mikroskopik ini disebut sebagai energi internal (U).Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Klasifikasi Energi

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Hubungan Massa-Energi Albert Einstein menyatakan bahwa dalam setiap proses konversi energi, maka jumlah massa dan energi tetap kekal

E = mc2E = energi yang dilepaskan m = massa yang dikonversi menjadi energi (kilogram) c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/detik)

Persamaan tersebut sebenarnya menunjukkan proses yang reversibel. Sedangkan menurut hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa, energi haruslah lestari dalam setiap proses. Postulat yang berhubungan dengan hukum termodinamika pertama tersebut adalah bahwa massa tak dapat diciptakan dan dimusnahkan.

Hukum Kekekalan EnergiEnergi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa tehnologi. Energi bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada pengurangan atau penambahan prinsip konservasi atau kekekalan energi. (conservation of energy principle)Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

APLIKASIPrinsip thermodinamika dalam kehidupan sehari-hari : Bumi setiap hari menerima energi gelombang elektromagnetik dari matahari energi panas, energi angin, gelombang laut, proses pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan dll.

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Aplikasi Proses didalam diri manusia juga merupakan proses konversi energi yang kompleks, dari input energi kimia dalam makanan menjadi energi gerak berupa segala kegiatan fisik manusia. Untuk kenyamanan hidup, kita memanfaatkan mesin air conditioning, mesin pemanas, dan refrigerators yang menggunakan prinsip dasar thermodinamika.

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

APLIKASI Mesin-mesin transportasi darat, laut, maupun udara merupakan contoh yang sangat kita kenal dari mesin konversi energi, yang merubah energi kimia dalam bahan bakar atau sumber energi lain menjadi energi mekanis dalam bentuk gerak atau perpindahan diatas permukaan bumi, bahkan sampai di luar angkasa. Pabrik-pabrik dapat memproduksi berbagai jenis barang, digerakkan oleh mesin pembangkit energi listrik yang menggunakan prinsip konversi energi panas dan kerja.Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Aplikasi Termodinamika

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

SISTEM SATUANSISTEM SATUAN : English system, yang dikenal juga sebagai United States Customary System (USCS), The metric SI (from Le Systme International dUnits), dikenal sebagai International System.

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Pada SI, satuan dari massa, panjang dan waktu masing-masing adalah : kilogram (kg), meter (m), second (s) atau detik Dalam Satuan Inggris, satuan dari massa, panjang dan waktu masing-masing adalah : pound-mass (lbm), foot (ft), dan second (s) atau detik. Simbol pound (lb) diambil dari libra, yang dalam bahasa romawi kuno berarti berat.

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Konversi satuan1 1 1 1 1 lbm ft N lbf kgf = = = = = 0.45359 kg 0.3048 m 1 kg . m/s2 32.174 lbm . ft/s2 9.807 N

lbf kgf

= pound-force = kilogram-force

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Satuan Energi Secara umum, satuan energi pada SI : kilojoule (1 kJ =103 J). Pada Sistem satuan inggris : Btu (British thermal unit), yang didefinisikan sebagai : Energi yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur sebesar 10F dari 1 lbm air pada temperatur 680F. Pada SI : Energi yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur dari 1 gram air pada temperatur 14,50C sebesar 10C didefinisikan sebagai Kalori (cal) 1 cal = 4.1868 J. 1 Btu =1.0551 kJ.Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Sistem Suatu sistem thermodinamika adalah suatu masa atau daerah yang dipilih, untuk dijadikan obyek analisis. Daerah sekitar sistem tersebut disebut sebagai lingkungan. Batas antara sistem dengan lingkungannya disebut batas sistem (boundary)

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Sistem, Proses dan Siklus Dalam thermidinamika ada dua jenis sistem, yaitu :

Sistem tertutup, dan Sistem terbuka.

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Sistem Tertutup Dalam sistem tertutup masa dari sistem yang dianalisis tetap dan tidak ada masa keluar dari sistem atau masuk kedalam sistem, tetapi volumenya bisa berubah. Yang dapat-keluar masuk sistem tertutup adalah energi dalam bentuk panas atau kerja. Contoh sistem tertutup adalah suatu balon udara yang dipanaskan, dimana masa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah, dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon.

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Sistem Tertutup

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Sistem Terbuka Dalam sistem terbuka, energi dan masa dapat keluar sistem atau masuk kedalam sistem melewati batas sistem. Sebagian besar mesin-mesin konversi energi adalah sistem terbuka. Sistem mesin motor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem melalui knalpot.

Turbin gas, turbin uap, pesawat jet adalah merupakan sistem thermodinamika terbuka, karena secara simultan ada energi dan masa keluar-masuk sistem tersebut.Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Proses Perubahan sistem thermodinamika dari keadaan seimbang satu menjadi keadaan seimbang lain disebut proses, Rangkaian keadaan diantara keadaan awal dan akhir disebut lintasan proses Tergantung dari jenis prosesnya, maka keadaan 2 dapat dicapai dari keadaan 1 melalui berbagai lintasan yang berbeda.

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Proses Beberapa properti yang biasanya digunakan: Temperatur, T Tekanan, P Volume, V Sistem koordinat dua property, antara lain : P-V diagram, T-V diagram. Proses yang berjalan pada satu jenis property tetap, disebut proses iso - diikuti nama property nya, misalnya proses isobaris (tekanan konstan), proses isochoris (volume konstan), proses isothermis (temperatur konstan) dan lain-lain.Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMJ

Siklus Suatu sistem disebut menjalani suatu siklus, apabila sistem tersebut menjalani rangkaian beberapa proses, dengan keadaan akhir sistem kembali ke keadaan awalnya. Pada berikut terlihat suatu siklus

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ

Prodi Teknik Elektro

Fakultas Teknik UMJ