termodinamika lan

Download Termodinamika Lan

If you can't read please download the document

Post on 25-Sep-2015

157 views

Category:

Documents

33 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

termodinamika

TRANSCRIPT

  • Thermos =PanasDynamic = Perubahan/powerAMILIA LINGGAWATI

  • TERMODINAMIKAMekanikaPanas Kalkulus DiferensialMeteorologiMetalurgi BiologiKimiaKelautanMesinReaktor NuklirGeologi/GeofisikaKETERKAITAN DENGAN ILMU LAINNYA

  • Termodinamika Klassik:Pandangan transfer energi dan kerja dalam sistem makroskopis, tanpa memperhatikan interaksi dan gaya antar individual partikel (mikroskopik). Termodinamika StatistikMelihat prilaku secara mikroskopik, menjelaskan hubungan energi berdasarkan sifat-sifat statistik dari sejumlah besar atom/molekul dan bergantung pada implikasi Mekanika Kuantum.

    Termodinamika KimiaFokus pada transfer energi dalam reaksi Kimia dan kerja pada sistem Kimia.

    Termodinamika TeknikPemanfaatan Termodinamika pada beberapa mesin panas dan proses-proses yang menyangkut transfer energi. (Mesin bakar, refrigerator, AC, stasiun tenaga nuklir, sistem pemercepat roket etc.)Cabang-cabang Termodinamika

  • Applikasi Termodinamika

  • Proses Alam Secara Termodinamik

  • Dalam kehidupan sehari-hari kita membutuhkan :

    Makanan sebagai energi untuk mempertahankan hidup Minyak dan gas alam sbg sumber energi utk mengolah makanan Energi listrik untuk penerangan, pemanasan, dan aplikasi lain Kendaraan (mobil,pesawat,dll) yg butuh bahan baku sbg sumber energi Sumber energi surya untuk tanaman Hasil-hasil industri (obat, kertas logam,dll) : setiap proses butuh energi

    BAGAIMANA UTK MEMENUHI KEBUTUHAN ITU ?PERLU RISET DAN PENGEMBANGAN !!!

  • Beberapa riset/penelitian dasar dan terapan utk solusi masalah ENERGI:Pencarian & pengolahan bahan makanan nabati dan hewani di bidang pertanian dan peternakan : ditemukannya bibit unggul tanaman (kedelai berprotein tinggi, buah-buahan hibrida),pengolahan hasil peternakan(daging,susu,keju) yang didukung penelitian di bidang Biologi dan Kimia pangan(ditemukan EPA,DHA,makanan non kolesterol)Penelitian dalam eksplorasi bahan tambang sumber energi : minyak,gas,batubara dalam bidang Geologi yang didukung penelitian dalam bidang Kimia dan Fisika dalam pengolahannya, serta modifikasi sumber energi alternatif (energi surya,energi nuklir,energi biogas)

  • 3. Kajian dan penggalian obat-obat baru serta penerapannya di bidang kesehatan yang didukung kuat bidang Farmasi,Biologi dan Kimia4. Penelitian dalam bidang rekayasa dan keteknikan : menciptakan mesin energi berefisien tinggi utk mesin industri, kendaraan bermotor,dll

    Dari berbagai masalah energi ini diperlukan pemahaman akan konsep dasar TERMODINAMIKA yg mengkaji hubungan kalor dan energi.

  • Termodinamika: Ilmu Mengenai Panas dan Perubahannya yang membahas hubungan Energi panas, kerja dan perubahannya hasil kali antara gaya (force) dan jarak pergerakan dari gaya tersebutKERJA

    Kerja untuk mengangkat benda dalam medan gravitasiw = F (rf-ri)w = m g (hf-hi)Kerja = usaha yang diberikan pada suatu sistem

  • USAHADalam termodinamika perngertian usaha pertukaran tenaga antara sistem dg lingkungan

    Usaha dpt dilakukan oleh sistem dapat pula dilakukan terhadap sistem

    Ex Gas dalam silinder mobil yang mendorong pengisap (piston)Ex Udara yg dipompakan ke dalam ban mobil

  • USAHABesar usaha oleh suatu gaya pada suatu benda = perubahan tenaga kinetiknya dW =dEkJika benda bergerak dari tempat 1 ke tempat 2 maka besar usaha

    Atau W = Ek2 - Ek1

  • ENERGIKapasitas sistem untuk melakukan kerjaBerubah oleh kerja itu sendiri dengan cara berbedaBERUBAHPerbedaan T sistem dan Lingkungan

    Energi

    KALOR

  • Energi yang dipindahkan sebagai akibat adanya perbedaan suhuKalor(q): m = Massa(g)Cs = Kapasitas kalor spesifik(kalK-1 g-1) atau KalorjenisT = Suhu(K)

    q= m.cs.T

  • Eksoterm Adiabatik : Kenaikan T sistemDiatermik : Pembebasan Energi sebagai kalor ke dalam lingkunganEndoterm (T konstan)Adiabatik : Penurunan T sistemDiatermik : Aliran energi sebagai kalor ke dalam sistemENERGIKapasitas sistem untuk melakukan kerjaPelepasan Energi sbg Kalor (pembakaran)EksotermEndotermPenyerapan Energi sbg KalorKerja, Kalor dan Energi

  • * Tingginya suhu/ temperatur* Taraf geraknya atomPanas

  • Massa atau daerah yang berada di luar sistemSejumlah materi atau daerah dalam ruang yang dijadikan sebagai objek studiLingkungan: Sistem:Pemisah sistem& lingkungan(nyata/maya) Batas tetap(fixed boundary)Batas berubah(movable boundaryBatas: Antara sistem dan lingkungan dapat terjadipenukaran energi atau materi

  • Terbuka, Tertutup, Terisolasi, dan Adiabatik.TIGA JENIS SISTEM: PertukaranTerbuka Tertutup TerisolasiMassa + - -Kalor + + -Terjadinya pertukaran kalor, kerja atau keduanya dalam suatu sistem biasanya juga dipertimbangkan sifat pembatas Misalnya: : Green House Tabung gas yang terisolasi. Q = 0Lautan,, tumbuh-tumbuhan

  • Pembatas adiabatik: tidak ada pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan (SISTEM ADIABATIK)

    Pembatas tegar: tidak ada kerja, baik dari sistem terhadap lingkungan ataupun dari lingkungan terhadap sistemSIFAT PEMBATAS

  • Jenis-jenis transfer panasKonduksi Konveksi Radiasi

  • *Pindahnya kalorKonduksi ( suhu kecil atau besar)Pindahnya kalor melalui tumbukan antar atomatom-atom hanya bergetar acak di tempat, sambil saling bertumbukanKonveksi ( suhu agak besar)Pindahnya kalor dengan pindahnya molekul-molekul berenergi kinetik acakSecara konveksi: atom-atom pindah tempat sambil membawa energi kinetik / energi getar acakterjadi sel konveksi Radiasi ( suhu kecil atau besar) - berupa medan listrik dan medan magnetik, tidak memerlukan materiatom-atom bergetar, menghasilkan gelombang elektromagnetik yang membawa energi potensial listrik-magnet

  • *Pindahnya kalor Secara konduksi: atom-atom hanya bergetar acak di tempat, sambil saling bertumbukan Secara konveksi: atom-atom pindah tempat sambil membawa energi kinetik / energi getar acak Secara radiasi: atom-atom bergetar, menghasilkan gelombang elektromagnetik yang membawa energi potensial listrik-magnet

  • Energi Matahari berkonduksi dari pusatnya, berkonveksi ke permukaan, lalu teradiasiPindahnya kalor*Rumusan:Konduksi:Q/dt = A T/LKonveksi:Q/dt = h A TRadiasi: (jika beda suhu kecil) Q/dt = e A (T4 Tlingk4) T 4 e A T3 T

  • Contoh proses konduksi (mengapa tongkatnya panjang?)

  • **Contoh proses konduksi (yang hendak dihambat)

  • *Contoh pemanfaatan sel konveksi udara

  • Contoh penghambatan konduksi dan konveksi

  • Lemak berkonduktivitas termal kecil:

  • Berapa energi kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 735 g air dari 21,0 oC ke 98,0 oC? (kalor jenis air 1,00 kalg-1 oC-1)

    SoalPenyelesaian:q = m x kalor jenis x T = 735 g x 1,00 kal/goC x (98,0 21,0) oC = 5,7 x 104kal

  • Berapakah kalor jenis timbal jika 150 g timbal (100 oC) dimasukkan ke dalam gelas piala terisolasi berisi air 50,0 g (22,0 oC), jika suhu timbal-air 28,8 oC?

    Penyelesaian:q air = 50,0 g x 1,00 kal/goC x (28,8 -22,0) oC =340 kalq timbal = -q air q timbal = -340 kal = -340 kal/ 150 g x (28,8 100) oC = 3,2 x 10-2kalg-1 oC-1

  • PERUBAHAN ENERGI DALAM REAKSI KIMIAEnergi dalam = energi total sistem ( Energi kinetik + Energi potensial )Yang dapat ditentukan adalah perubahan energinya2 kemungkinan : E produk > E reaktan, maka E + (Endoterm) E produk < E reaktan, maka E (Eksoterm)reaktan E produk EEawal E akhir EE-=-=

  • Ada Empat Hukum Termodinamika(Hukum ke 0, 1, 2, 3)HUKUM Ke 0Jika dua sistem tertutup (sama-sama terisolasi) dilakukan kontak termal, maka suhu kedua sistem tersebut menjadi sama menjadi samaJika sistem A dan B berkesetimbangan termodinamika, sistem B dan C juga berkestimbangan termodinamika, maka Sistem A dan C berkestimbangan Termodinamika

  • Perubahan di dalam energi dalam sistem (E)E = q + WSpontan G S + , kompleks molekul menurunContoh : pembentukan molekul diatomik dari molekul triatomikO3O2

  • Entropi (S) mengalami kenaikan pada waktu terjadi perubahan spontanitas. Entropi sampai mencapai Entropi total, misalnya :Pencemaran polusi.Entropi zat kristal murni = 0Standar (S0) pada 250C dan I atm sebagai penbanding untuk menghitung S0 reaksi kimia (dapat dilihat pada tabel)

  • Contoh :Besaran extensive : Volume, Kapasitas Panas, Kerja (energi), entropy dll.Besaran intensive : Tekanan, Temperatur, kerapatan dll.KOORDINAT SISTEM DAN KEADAAN SISTEM Besaran thermodinamika Intensive :tidak dipengaruhi oleh massa atau mole (ukuran) sistem dipengaruhi oleh massa atau mole sistem (ukuran)Extensive : Pada thermodinamika, volume V, temperatur T, tekanan P, kerapatan dan lain-lain disebut sebagai koordinat sistem. Keadaan sistem tergantung pada koordinat sistem, bila koordinat sistem berubah maka keadaan sistem akan berubah. Dimana perubahan keadaan sistem dari suatu keadaan ke keadaan lain dapat digambarkan pada diagram V, T, P.

  • Contoh :Volume Jenis Molar :

    Volume jenis dari sistem:

    Contoh :kerapatan suatu sistem/zat dapat dibuat hubungan sebagai berikut :

  • Contoh Sifat Keadaan : Tekanan, Temperatur, rapatan (Fungsi Keadaan)TEKANAN (PRESSURE) Bila permukaan suatu zat (padat, cair dan gas) menerima gaya-gaya luar maka bagian permu