PowerPoint Presentation

TERMODNIAMIKA

1PENGERTIAN TERMODINAMIKATermodinamika adalah : ilmu yang mempelajari hukum-hukum yang mengatur perubahan energi dari suatu bentuk ke bentuk lain/ kajian tentang kalor (panas) yang berpindah.

2Usaha LuarUsaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor ditambahkan (dipanaskan) atau kalor dikurangi (didinginkan) terhadap sistem. Jika kalor diterapkan kepada gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya.

3Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap perubahan volume yang ditulis sebagai

4Energi Dalam (U)Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi dalam. Energi dalam gas berkaitan dengan suhu gas dan merupakan sifat mikroskopik gas tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas dapat memiliki energi yang terkandung dalam gas tersebut yang hanya dapat ditinjau secara mikroskopik.

5Secara matematis, perubahan energi dalam gas dinyatakan sebagai untuk gas monoatomik

untuk gas diatomik

U = perubahan energi dalam gas (Joule)n = jumlah mol gas (mol)R = tetapan gas universal (8,315 J/mol.K)

6Usaha (W)Usaha atau kerja merupakan proses perpindahan energi melalui cara-cara mekanis.

Usaha pada termodinamika :

7Kalor (Q)Kalor mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah, dan akan berhenti hingga suhu kedua benda sama. Kalor bukanlah suatu jenis energi, melainkan energi yang berpindah. Jadi dapat disimpulkan bahwa kalor adalah energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu.

8PROSES-PROSES TERMODINAMIKAProses Isobarik (1)Tekanan konstan Proses Isotermis (2)Temperatur kontan Proses Adiabatis (3)Tidak ada kalor yang masuk atau keluarProses Isokorik (4)Volume konstan

HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMASelisih antara Kalor yang diberikan dan kerja yang dilakukan selalu sama untuk setiap proses

Ui=Energi dalam mula-mulaUf=Energi dalam akhirU=Perubahan energi dalam sistemQ=Panas yang diberikan pada sistemW=Kerja yang dilakukan oleh sistem

PROSES ISOKHORIK

Dalam proses termodinamika volume konstanKarena gas berada dalam volume konstan (V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada volume konstan QV. QV = U PROSES ISOBARIK

proses termodinamika dilakukan dengan menjaga tekanan tetap konstanKarena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = pV). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Qp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku.Sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan kalor yang diserap gas pada volume konstan QV =U Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai W = Qp QV Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi (kalor) yang diserap gas pada tekanan konstan (Qp) dengan energi (kalor) yang diserap gas pada volume konstan (QV).PROSES ISOTERMIS

proses termodinamika yang terjadi berlangsung dalam suhu konstanKarena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem ( Q = W )Proses isotermik dapat digambarkan dalam grafik p V di bawah ini (grafik no. 2)PROSES ADIABATIK

Dalam proses adiabatik tidak ada kalor yang masuk (diserap) ataupun keluar (dilepaskan) oleh sistem (Q = 0). Usaha yang dilakukan gas sama dengan perubahan energi dalamnya (W = U).Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik p V dengan bentuk kurva yang mirip dengan grafik p V pada proses isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.Hukum I TermodinamikaJika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan terasa lebih dingin). Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting dan salah satu bentuk dari hukum kekekalan energi.15Sistem yang mengalami perubahan volume akan melakukan usaha dan sistem yang mengalami perubahan suhu akan mengalami perubahan energi dalam. Jadi, kalor yang diberikan kepada sistem akan menyebabkan sistem melakukan usaha dan mengalami perubahan energi dalam. Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi dalam termodinamika atau disebut hukum I termodinamika. 16Secara matematis, hukum I termodinamika dituliskan sebagai

Secara sederhana, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut.Jika suatu benda (misalnya krupuk) dipanaskan (atau digoreng) yang berarti diberi kalor Q, benda (krupuk) akan mengembang atau bertambah volumenya yang berarti melakukan usaha W dan benda (krupuk) akan bertambah panas yang berarti mengalami perubahan energi dalam

17Hukum II TermodinamikaThukum termodinamika II membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak dapat terjadi.Formulasi Kelvin-Planck menyatakan bahwa tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja pada suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu sumber pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik.18Hukum kedua termodinamika juga menjelaskan bahwa kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah dan tidak pernah secara spontan mengalir ke arah yang sebaliknya. Sesuai dengan Formulasi Clausius yang menyatakan bahwa Tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja semata-mata memindahkan energi panas dari suatu benda dingin ke benda panas.

19Entropi dalam hukum Termodinamika IITotal entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses irreversibel terjadiEntropi menyatakan ketidakteraturan suatu sistemEntropi merupakan ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha.S = Q/T (Joule atau Kalori)Contoh Soal

Soal No. 1Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!(1 atm = 1,01 x 105 Pa)

PembahasanData :V2 = 4,5 m3V1 = 2,0 m3P = 2 atm = 2,02 x 105 PaIsobaris Tekanan Tetap

W = P (V)W = P(V2 V1)W = 2,02 x 105 (4,5 2,0) = 5,05 x 105 jouleSoal No. 21,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar.

PembahasanData :V1 = 1,5 m3T1 = 27oC = 300 KT2 = 87oC = 360 KP = 2 x 105 N/m2W = PV

Mencari V2 :V2/T2 = V1/T1V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3W = PV = 2 x 105(1,8 1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 kJSoal No. 32000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!

PembahasanData :n = 2000/693 molV2 = 5 LV1 = 2,5 LT = 27oC = 300 K

Usaha yang dilakukan gas :W = nRT ln (V2 / V1)W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L )W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 jouleSKEIAN