Teori dasar

Konsep temperaturTemperatur merupakan ukuran kinetik mlekuler

internal rata-rata sebuah benda. Bila sebuah benda dipanaskan atau didinginkan sebagian dari sifat fisisnya berubah. Sebagai contoh kebanyakan padatan dan gas jika dipanaskan akan memuai,aolumenya atau jika volumenya dijaga konstan,tekanan akan naik.

Terdapat Empat skala suhu termometer yang didasarkan pada titk beku dan titik didih air murni,yaitu:

1. Celcius (tC); titik beku air 0˚C dan titik didih air 100˚C

2. Reamur (tR); titik beku air 0˚C dan titik didih air 80˚C

3. Farenheit (tF); titik beku air 32˚C dan titik didih air 212˚C

4. Kelvin (tK); dimana suhu terkecil itu diambil sebagai titik 0 yang terletak pada angka -273,16˚C

Hubungan ketiga skala tersebut terhadap

Celcius dituliskan dalam bentuk persamaan

:

Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut

momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan

pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel

zat tersebut.

TEORI KINETIK GAS

SIFAT GAS IDEAL• Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil. •Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan. •Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna. •Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

PERSAMAAN GAS IDEAL DAN TEKANAN (P) GAS IDEAL

P V = n R T = N k T

P = tekanan gas idealT = suhu (K)R = 8,31 J/mol. KN = jumlah pertikelV = volume (m3)n = jumlah molekul gask = konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/KNo = bilangan Avogadro = 6,023 x 1023/mol

2vnM 31

PV =

TEKANAN GAS PADA DINDING=

2vNm 31

TEMPERATUR GAS IDEALPV =

2vNm 31

= N k T T =

2v 3k

m

HUBUNGAN TEKANAN DAN VOLUME DENGAN ENERGI KINETIK

PV = kE 32 nRT

23

Ek atau Tk N 2

3 kE

Hukum BoyleHukum Boyle

Hukum Boyle yang dapat dinyatakan berikut ini. Hukum Boyle yang dapat dinyatakan berikut ini. ““Apabila Apabila

suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, konstan,

maka tekanan gas berbanding terbalik dengan maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”. volumenya”.

Secara sistematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:Secara sistematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:

PP11 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m22))

VV11 = volume gas pada keadaan 1 (m = volume gas pada keadaan 1 (m33))

PP22 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m22))

VV22 = volume gas pada keadaan 2 (m = volume gas pada keadaan 2 (m33))

Proses pada suhu konstan disebut Proses pada suhu konstan disebut proses isotermis.proses isotermis.

Hukum CharlesHukum Charles

Hukum Charles Hukum Charles yang dapat dinyatakan berikut ini. yang dapat dinyatakan berikut ini. “Apabila “Apabila

tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, dijaga konstan,

maka volume gas berbanding lurus dengan maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.” suhu mutlaknya.”

Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:

VV11 = volume gas pada keadaan 1 (m = volume gas pada keadaan 1 (m33))

TT11 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K) = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)

VV2 2 = volume gas pada keadaan 2 (m= volume gas pada keadaan 2 (m33))

TT2 2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)= suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

Proses yang terjadi pada tekanan tetap disebut Proses yang terjadi pada tekanan tetap disebut proses isobaris.proses isobaris.

Hukum Gay LussacHukum Gay Lussac

““Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga

konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu

mutlaknya”.mutlaknya”.

PP11 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m22))

TT11 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K) = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)

PP22 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m22))

TT22 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K) = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

Proses yang terjadi pada Proses yang terjadi pada volume konstan disebut proses volume konstan disebut proses isokhorik.isokhorik.

Hukum Boyle-Gay LussacHukum Boyle-Gay Lussac

Hukum Boyle-Gay Lussac merupakan gabungan dari Hukum Boyle-Gay Lussac merupakan gabungan dari

persamaan (8.1), (8.2), dan (8.3), sehingga dapat dituliskan:persamaan (8.1), (8.2), dan (8.3), sehingga dapat dituliskan:

Hukum Termodinamika ke NolHukum Termodinamika ke Nol- Hukum ini meletakkkan konsep suhu pada dasar yang

kokoh, yaitu bila dua sistem ada dalam kesetimbangan termal, maka keduanya mempunyai suhu yang sama, bila tak ada dalam kesetimbangan termal maka keduanya mempunyai suhu yang berbeda.

- Tinjau 3 sistem A, B dan C, Fakta eksperimental : bila sistem A ada dalam kesetimbangan termal dengan sistem B, dan sistem B juga ada dalam kesetimbangan termal dengan C maka A ada dalam kesetimbangan dengan C:

- TA = TB TA = TC

- TB = TC

A B C

HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMAHUKUM TERMODINAMIKA PERTAMA

Secara matematis. hukum termodinamika I Secara matematis. hukum termodinamika I dinyatakan sebagai:dinyatakan sebagai:

dU = dU = ddq + q + ddww U = q + w U = q + w

Jika hanya diberikan panas, berlaku:Jika hanya diberikan panas, berlaku: U = qU = q

Jika hanya dilakukan kerja berlaku:Jika hanya dilakukan kerja berlaku: U = w U = w

“Jumlah panas yang ditambahkan dan usaha yang dilakukan pada sistem sama dengan perubahan

energi internal sistem”

Kerja yang dilakukan oleh sistemdw = F dx (F=gaya dx = jarak)

Kerja terhadap sistemdw = -F dx

F = P (tekanan) x A (luas) maka :dw = -Pluar A dx

Sehingga : dw = -Pluar dV

Karena: dU = dq +dw

maka : dU = dq - pdV

Pluar

A

dx

U = q – P(V2 – V1)

4 macam proses termodinamika proses isobarik proses yang berlangsung pada tekanan tetap

proses isokhorik proses yang berlangsung pada volume tetap

proses isotermis proses yang berlangsung pada suhu tetap

proses adiabatis proses yang berlangsung dimana tidak ada panas yang masuk dan keluar

Entalpi (H) / Heat contentEntalpi (H) / Heat content• Pengertian entalpi dipakai untuk perubahan-perubahan pada

tekanan tetapH = U + PV

dan PV hanya targantung kedaan awal dan akhir sistem

• Besarnya perubahan entalpi dari sistem : H = H2 –H1

= (U2+P2V2) – (U1+P1V1) = (U2-U1) + (P2V2-P1V1)

pada P tetap H = U + P(V2-V1) H = U + P V

• Jika dihubungkan dengan hukum termodinamika pertama pada tekanan tetap berlaku: H = q

HUKUM KE IIHUKUM KE IITERMODINAMIKATERMODINAMIKA

HUKUM KE II TERMODINAMIKAHUKUM KE II TERMODINAMIKA

Menurut Thomson-Kelvin-

Planck

Menurut

Clausius

Proses ireversibel

Proses TermodinamikProses Termodinamik

Proses reversibel

MESIN KALORMESIN KALOR

MESIN KALORMESIN KALOR

KETERANGAN :

QH = Besarnya Input Kalor QC = Besarnya Kalor yang Dibuang

W = Kerja yang Dilakukan

MESIN KALORMESIN KALOR Untuk menghasilkan efisiensi yang Untuk menghasilkan efisiensi yang

tinggi, sebuah mesin kalor harus tinggi, sebuah mesin kalor harus menghasilkan jumlah kerja yang menghasilkan jumlah kerja yang besar dan kalor input yang kecil. besar dan kalor input yang kecil.

HQ

W

panasInput

dilakukanygKerjae

MESIN KALORMESIN KALOR• Sebuah mesin, harus mengikuti prinsip Sebuah mesin, harus mengikuti prinsip

konservasi energi. Sebagian dari kalor konservasi energi. Sebagian dari kalor input input QQHH diubah menjadi kerja diubah menjadi kerja WW, dan , dan

sisanya sisanya QQCC dibuang ke cold reservoir. Jika dibuang ke cold reservoir. Jika

tidak ada lagi kehilangan energi dalam tidak ada lagi kehilangan energi dalam mesin, maka prinsip konservasi energi:mesin, maka prinsip konservasi energi: QQHH=W+Q=W+QCC

CH QQW

HQ

We

H

C

H

CH

Q

Q

Q

QQe

1