termodinamika makalah

5/24/2018 TERMODINAMIKA makalah

1/14

TERMODINAMIKA

Oleh:

Anita Nugrah Hasanah

XI IPA 2

SMA Darul Hikam Bandung

2013-2014


2/14

KATA PENGANTAR

Asslamualaikum wr, wb.

Segala puji bagiAllah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah kepada kami

penyusun makalah fisika yang berjudul Termodinamika tanpa halangan suatu apapun

sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini.

Makalah yang berjudul Termodinamika ini berisi tantang definisi termodin amika,

sejarah perkembangan termodinamika, tokoh penemu termodinamaika, system

termodinamika, hukum termodinamika,faktor-faktor yang mempengaruhi termodinamika dan

contoh soal tenteng termodinamika.

Maklah ini kami susun selain untuk memenuhi tugas dari guru pembimbing mata

pelajaran Fisika juga bertujuan agar kami lebih memahami tentang termodinamika dan bisa

digunakan sebagai refrensi para pembaca agar lebih mengetahui tentang termodinamika.

Dalam pembuatan makalah ini kami sadari bahwa masih banyak kekurangan

jadi kami sangat membutuhkan kritik dan saran yang bersifat membangun.

Semoga makalah ini bermanfaat baik bagi diri kita sendiri maupun bagi semua pihak

yang membaca makalah ini. Terimakasih.

Wassalamualaikum wr, wb.

Bandung, Juni 2013


3/14

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.............................................................................................i

DAFTAR ISI...........................................................................................................ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang......................................................................................1

1.2 Tujuan...................................................................................................1

1.3 Manfaat.................................................................................................1

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Definisi Termodinamika.......................................................................2

2.2 Sejarah Perkembangan Termodinamika...............................................2

2.3 Usaha Luar dan Energi Dalam.............................................................3

2.4 Hukum-hukun Dasar Termodinamika..................................................4

2.5 Faktor-Faltor yang Mempengaruhi Termodinamika...........................10

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan.........................................................................................11

3.2 Saran...................................................................................................11

DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................12


4/14

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Thermodinamika adalah suatu ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas atau

kalor dengan kerja mekanis, usaha dan panas serta energi dan kalor yang mengangkut dan

berkaitan dengan sifat sifat benda merupakan besaran yang kita kenal dengan besaran

makroskopis (besaran-besaran yang bisa diukur atau diamati.

Teori Kinetik zat adalah cabang dinamika membahas hubungan antara gaya dan gerak.

Pada tahun 1778, Thomas Alfa Edison memperkenalkan mesin uap pertama yang

mengkonvesi panas menjadi kerja mekanik. Mesin tersebut disempurnakan oleh Sardi Carnot

(1824). Saat itu, dia berupaya menemukan hubungan antara panas yang digunakan dan kerja

mekanik yang dihasilkan. Hasil pemikirannya merupakan titik awal perkembangan ilmu

termodinamika klasik dan beliau dianggap sebagai Bapak Termodinamika.

1.2 Tujuan

1. Untuk mengetahui definisi termodinamika

2. Untuk megetahui sejarah perembangan termodinamika

3. Untuk mengetahui sistem termodinamika

4. Untuk mengetahui cara perhitungan termodinamika

1.3 Manfaat

Dengan adanya perkembangan termodinamika, kita bisa mengetahui dari mana asal mula

perkembangan dan kita bisa paham betul bagaimana perhitungan termodinamika yang di

aplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Sehingga kita tidak bisa mengikuti arus

peradaban dunia pada masa ini dengan tidak ketinggalan jaman untuk pembalajaran dan

pengembangan dimasa mendatang.


5/14

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1 Definisi Termodinamika

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani yaitu thermos yang berarti panas dan dari

bahasa Inggris yaitu dynamic yang artinya perubahan(perubahan fisika energi, panas, kerja,

entropi dan kespontanan proses). Thermofisika adalah ilmu pengetahuan yang mencakup

semua cabang ilmu yang mempelajari dan menjelaskan sifat zat dibawah penarah kalor atau

pengaruh perubahan perubahan yang menyertainya.

Thermodinamika adalah suatu ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas atau

kalor dengan kerja mekanis, usaha dan panas serta energi dan kalor yang mengangkut dan

berkaitan dengan sifat sifat benda merupakan besaran yang kita kenal dengan besaran

makroskopis (besaran-besaran yang bisa diukur atau diamati.

Teori Kinetik zat adalah cabang dinamika membahas hubungan antara gaya dan gerak.

2.2 Sejarah Perkembangan Termodinamika

Orang yang pertama kali menemukannya adalah Aristoteles (350 SM). Dia mengatakan

bahwa panas adalah bagian dari materi atau materi tersusun dari panas.

Penalaran yang dilakukan oleh Aristoteles diteruskan oleh Galileo Galilei (1593) yang

menganggap bahwa panas adalah sesuatu yang dapat diukur dengan penemuannya berupa

termometer air. Beberapa abad setelahnya Sir Humphrey Davy dan Count Rumford (1799)

menegaskan bahwa panas adalah sesuatu yang mengalir. Kesimpulan ini mendukung prinsip

kerja termometer, tapi membantah pernyataan Aristoteles. Seharusnya hukum ke-nol

termodinamika dirumuskan saat itu, tapi karena termodinamika belum berkembang sebagai

ilmu, maka belum terpikirkan oleh para ilmuwan. dua sistem dalam keadaan setimbang

dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

Pada tahun 1778, Thomas Alfa Edison memperkenalkan mesin uap pertama yang

mengkonvesi panas menjadi kerja mekanik. Mesin tersebut disempurnakan oleh Sardi Carnot

(1824). Saat itu, dia berupaya menemukan hubungan antara panas yang digunakan dan kerja

mekanik yang dihasilkan. Hasil pemikirannya merupakan titik awal perkembangan ilmu

termodinamika klasik dan beliau dianggap sebagai Bapak Termodinamika.


6/14

2.3 Usaha Luar dan Energi Dalam

Usaha 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

pkonstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya.

W =pV=p(V2V1)

Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap

perubahan volume yang ditulis sebagai

Tekanan dan volume dapat diplot dalam grafik pV. jika perubahan tekanan dan

volume gas dinyatakan dalam bentuk grafik pV, usaha yang dilakukan gas merupakan luas

daerah di bawah grafik p V. hal ini sesuai dengan operasi integral yang ekuivalen dengan

luas daerah di bawah grafik.

Gas dikatakan melakukan usaha apabila volume gas bertambah besar (atau

mengembang) dan V2 > V1. sebaliknya, gas dikatakan menerima usaha (atau usaha

dilakukan terhadap gas) apabila volume gas mengecil atau V2 < V1 dan usaha gas bernilai

negatif.

Energi dalam, suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi

dalam. Energi dalam gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan merupakan sifat

mikroskopik gas tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas tersebut

dapat memiliki energi yang tidak tampak tetapi terkandung dalam gas tersebut yang hanya

dapat ditinjau secara mikroskopik.

Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada dalam

keadaan gerak yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi kinetik rata-rata dari

seluruh partikel yang bergerak. Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas. Jadi,

energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah keseluruhan energi kinetik dan potensial yang

terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di dalam gas tersebut dalam skala

mikroskopik. Dan, energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Oleh karena itu,


7/14

perubahan suhu gas akan menyebabkan perubahan energi dalam gas. Secara matematis,

perubahan energi dalam gas dinyatakan sebagai untuk gas monoatomik.

Untuk gas diatonik

Dimana Uadalah perubahan energi dalam gas, nadalah jumlah mol gas, Radalah

konstanta umum gas ( R = 8,31 J mol1 K1, dan T adalah perubahan suhu gas

(dalam kelvin).

2.4 Hukum-Hukum Dasar Termodinamika

Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidakbergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat

diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer

energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein

tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda

hitam.

HUKUM I TERMODINAMIKA

Hukum I Termodinamika berbunyi Energi tidak dapat diciptakan dan

dimusnahkan tetapi dapat dikonversi dari suatu bentu ke bentuk yang lain. Hukum I

adalah prinsip kekekalan energi yang memasukankalor sebagai m odel

pe rpind ah an en ergi . Menu ru t huku m I ,e ne rgi didalam suatu benda dapat ditingkatkan

dengan cara menambahkan kalor ke benda atau dengan melakukan usaha pada benda. Hukum

I tidak membatasi arah perpindahan kalor yang dapat terjadi.

Jika 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.

Hukum I Termodinamika menyatakan tentang kekekalan energy, bahwa energy adalah

kekal, tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.Hukum Termodinamika berbunyi bahwa :


8/14

Untuk setiap proses, apabila kalor diberikan pada system dan system melakukan usaha,

maka selisih kalor adalah penjumlahan antara usaha dengan energy dalam

W + DU = Q

Perjanjian tanda untuk Q dan W adalah sebagai berikut :

Jika sistem melakukan usaha maka nilai W positif

Jika system menerima usaha maka nilai W negatif

Jika system menerima kalor maka nilai Q positif

Jika sistem melepas kalor maka nilai Q negative

Sehingga

Usaha system (w) = 0 jika v 1 = v2

Usaha system (w) = + jika v 1 < v2

Usaha system (w) = - jika v 1 > v2

DARI PERSAMAAN TERMODINAMIKA I DAPAT DIJABARKAN :

1. Pada proses isobarik (tekanan tetap) DP = 0; sehingga,

DW = P . DV = P (V 2 - V 1) P. DV = n .R DT

DQ = n . C p. DT maka C p= 5/2 R ( kalor jenis pada tekanan tetap )

DU-= 3/2 n . R . DT

2. Pada proses isokhorik (V olu me tetap) DV =O; sehingga,

DW = 0 DQ = DU

DQ = n . C v. DT maka C v= 3/2 R (kalor jenis pada volume tetap)

AU = 3/2 n . R . DT

3. Pada proses isotermik ( temperatur tetap): DT = 0 ;sehingga,

DU = 0 DQ = DW = nRT ln (V 2/V1)


9/14

4. Pada proses adiabatik (tidak ada per tuk aran kalor antara sistem dengan

sekelilingnya) DQ = 0 Berlaku hubungan::

PVg

= konstan g = Cp

/Cv

,disebut konstanta Laplace

5. Cara lain u ntuk menghi tung usaha adalah menghi tung l uas daerah di bawah gari s

pr oses.

6. Usaha pada proses a b adalah luas abb*a*a

Perhatikan perbedaan grafik isotermik dan adiabatik penurunan adiabatik lebih

curam dan mengikuti persamaan PVg= C.

7. Jadi:

1. jika DP > DV, maka grafik adiabatik.

2. jika DP = DV, maka grafik isotermik.

Catatan:

1. Jika sistem menerima panas, maka sistem akan melakukan kerja dan energi akan naik.Sehingga DQ, DW (+) .

2. Jika sistem menerima kerja, maka sistem akan mengeluarkan panas dan energi dalam

akan turun. Sehingga DQ, DW (-) .

3. Untuk gas monoatomik (He, Ne, dll), energi dalam (U) gas adalah

U = E k = 3/2 nRT g = 1,67

4. Untuk gas diatomik (H 2, N 2, dll), energi dalam (U) gas adalah

Suhu rendah

(T 100K)

U = E k= 3/2 nRT g = 1,67

Cp-CV=R

Suhu sedang U = E k=5/2 nRT g = 1,67


10/14

Suhu tinggi

(T > 5000K)

U = E k= 7/2 nRT g = 1,67

Tidak mungkin membuat suatu mesin yang bekerja secara terus-menerus serta rnengubah

semua kalor yang diserap menjadi usaha mekanis.

T1> T2, maka usaha mekanis:

W = Q 1- Q 2

h = W/Q 1= 1 - Q 2/Q 1= 1 - T 2/T 1

T1= reservoir suhu tinggi

T2= reservoir suhu rendah

Q1= kalor yang masuk

Q2=kalor yang dilepas

W = usaha yang dilakukan

h = efesiensi mesin

Untuk mesin pendingin:

h = W/Q 2= Q 1/Q 2-1 = T 1/T 2- 1

Koefisien Kinerja = 1/h

HUKUM II TERMODINAMIKAA

Hukum II Termodinamika merupakan batasan bagi Hukum I Termodinamika tidak

semua bentuk energy bisa dengan mudah diubah bentuknya. Jadi secara sederhana hokum II

termodinamika membatasi perubahan energy yang dapat berlangsung atau perubahan energi

mana yang tidak dapat berlangsung.

Bunyi Hukum II Termodinamika :

Entropi (ketidakteraturan suatu sistem ) dalam sistem tertutup dari masa ke masa makin

mendekati maksimal


11/14

Hukum termodinamika kedua menyatakan bahwa kondisi-kondisi

alamselalu mengarah kepada ketidak aturan atau hilangnya informasi.Hukum ini

juga dikenalsebagai Hukum Entropi.Entropi adalah selang ketidakteraturan

dalamsuatu sistem.Entropi sistem meningkat ketika suatu keadaan yang teratur,tersususndan

terencana menjadi lebih tidak teratur,tersebar dan tidak terencana.Semakintidak

teratur,semakin tinggi pula entropinya.Hukum entropi menyatakan bahwaseluruh

alam semesta bergerak menuju keadaan yang semakin tidak

teratur,t idak terencana,dan tidak terorganisir. H u k u m i n i

d i s e m p u r n a k a n p a d a t a h u n 1 8 7 7 o l e h

L u d w i g B oi t zm a nn .D al a m v er s in ya , en t ro pi na mp a k s e ba ga i f un gs i

p e l u a n g d a r i s a t u k e a d a a n , s e m a k i n t i n g g i p e l u a n g s u a t u

k e a d a a n , s e m a k i n t i n g g i p u l a e n t r o p i n y a . D a l a m v e r s i

i n i , s e m u a s i s t e m c e n d e r u n g m e n u j u s a t u k e a d a a n s e t i m b a n g . D e n g a n

demikia,ketika suatu benda panas ditempatkan berdampingan de n g a n s eb u a h b e n d a

d in g i n , en e rg i a k an m en ga l i r d a r i yan g p a n as ke yan g d in gin, samp ai

mereka mencapai keadaan setimbang,yaitu memiliki suhu yangsama.

SIKLUS CARNOT

Siklus Carnot adalah sebuah siklus reversibel, yang pertama kali dikemukakan oleh

Sadi Carnot pada tahun 1824, seorang insinyur Perancis. Mesin teoritis yang menggunakan

siklus Carnot disebut dengan Mesin Kalor Carnot. Siklus Carnot yang dibalik dinamakan

dengan siklus Carnot terbalik dan mesin yang menggunakan siklus carnot terbalik disebut

dengan Mesin refrigerasi Carnot

Urutan proses pada siklus Carnot adalah sebagai berikut :

1. Ekspansi isotermal reversibel.

2. Ekspansi adiabatis reversibel

3. Kompresi isotermal reversibel

4. Kompresi adiabatis reversibel


12/14

PRINSIP CARNOT

Hukum termo kedua meletakkan pembatasan pada operasi peralatan siklus

seperti yang diekspresikan oleh Kelvin-Plank dan Clausius.

Sebuah mesin kalor tidak dapat beroperasi dengan menukarkan panas hanya dengan reservoir

tunggal, dan refrigerator tidak dapat beroperasi tanpa adanya input kerja dari sebuah sumber

luar.

MESIN KALOR CARNOT

Efisiensi termal dari semua mesin kalor reversibel atau irreversibel dapat

dituliskan sebagai berikut :

hth = 1 -

QL

(5-11)QH

dimana QH adalah panas yang ditransfer ke mesin kalor pada temperatur TH, dan QL adalah

panas yang diteransfer ke mesin kalor pada temperatur TL.

Hubungan di atas adalah hubungan yang mengacu pada efisiensi Carnot, karena mesin kalor

Carnot adalah mesin reversibel yang baik. Perlu dicatat bahwa TL dan TH adalah temperatur

absolut. PenggunaanoC atau

oF akan sering menimbulkan kesalahan.

Efisiensi termal dari suatu mesin kalor aktual dan reversibel yang beroperasi pada batas

temperatur yang sama adalah sebagai berikut

mesin kalor irreversibel

mesin kalor revesibel

mesin kalor impossible

Hampir semua mesin kalor mempunyai efisiensi termal dibawah 40 persen, yang sebenarnya

relatif rendah jika dibandingkan dengan 100 persen. Tetapi bagaimanapun, ketika

performance dari mesin kalor diperoleh tidak harus dibandingkan dengan 100 persen, tetapi

harus dibandingkan dengan efisiensi sebuah mesin kalor reversibel yang beroperasi diantara

batas temperatur yang sama.

h


13/14

KUALITAS ENERGI

Sebuah mesin kalor Carnot jika menerima panas dari sebuah sumber pada temperatur

925 K dan mengubahnya 67,2 persen menjadi kerja, kemudian membuang sisanya (32,8

persent) ke si nk pada 303 K. Sekarang jika dievaluasi bagaimana efisiensi termal jika

sumbertemperatur bervairiasi dengan temperatur sink dijaga konstan.

Jika suplai panas dari temperatur sumber 500 K (bandingkan dengan 925 K), maka

efisiensi termal turun drastis menjadi dari 67,2 ke 39,4 persen. Dan jika temperatur sumber

sebesar 350 K, maka fraksi panas yang dikonversi hanya 13,4 persen.

Harga efisiensi menunjukkan bahwa energi mempunyai kualitas sama seperti

mempunyai kunatitas. Semakin tinggi temperatur, semakin tinggi kualitas energi.

Contoh misalnya, jumlah yang besar dari energi matahari , jika disimpan dalam

sebuah benda (body) yang disebut solar pond akan mempunyai temperatur kurang lebih 350

K. Jika hal ini disuplaikan ke sebuah mesin kalor , maka efisiensinya hanya kurang lebih 5

persen.

2.5 Faktor Faktor yang mempengaruhi proses termodinamika

Sistem dan lingkungan

Kesetimbangan

Kalor

Usaha

Energy

Kapasitas kalor

Kalor jenis

Kapasitas kalor molar


14/14

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Berdasarkan uraian pada makalah di atas dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Suatu sistem termodinamika adalah suatu masa atau daerah yang dipilih untuk

dijadikan obyek analisis dan daerah sekitar sistem tersebut sebagai

lingkungan.

2. Ada tiga jenis sisitem termodinamika berdasarkan jenis pertukaran yang

terjadi antara sistem dan lingkungan, antara lain sistem terbuka dan sisitem

terisolasi.

3. Hukum pertama adalah prinsip kekekalan energi yang memasukan kalor

sebagai model perpindahan energi.

4. Hukum pertama termodinamika dalam empat proses, yaitu: proses isotermal,

proses isokhorik, proses isobarik, dan proses adiabatik.

5. Penerapan hukum I termodinamika pada manusia dapat dilihat pada saat

manusia makan untuk memenuhi kebutuhan energi guna mendukung segala

aktivitas yang dilakukan.

6. Aplikasi hukum termodinamika pada kehidupan sehari-hari dapat dijumpai

pada sisitem kendaraan bermotor dan termos.

3.2 Saran

Berdasarkan kesimpulan di atas, penulis dapat memberikan saran kepada pembaca

sebagai berikut:

1. Sebagai generasi muda hendaknya kita memiliki pengetahuan yang

luas dengan banyak membaca referensi-referensi yang akurat dan dapat

dipercaya.

2. Sebagai generasi penerus bangsa hendaknya kita mampu dan mau

menyalurkan ilmu yang dimiliki untuk dibagi kepada sesama sehingga

bermanfaat dan tercipta kelestarian lingkungan hidup.

termodinamika makalah

Documents