tugas fisika umum termodinamika( kelompok 5)

32
FISIKA UMUM TERMODINAMIKA DISUSUN OLEH: KELOMPOK 5: Andre F Tambunan (4153311003) Dony Wenri Nainggolan (4153311006) Jefry Andi Sinaga (4153311016) Josephine Halcynon Sinaga (4153311019) Norma Rumahorbo (4153311023) Respina Simanjuntak (4153311030) Sebrina Saragih (4153311036) PENDIDIKAN MATEMATIKA EKSTENSI A 2015 JURUSAN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

Upload: jenry-himawan-sinaga

Post on 13-Jul-2016

81 views

Category:

Documents


13 download

DESCRIPTION

tugas

TRANSCRIPT

Page 1: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

FISIKA UMUM

TERMODINAMIKA

DISUSUN OLEH:

KELOMPOK 5: Andre F Tambunan (4153311003)

Dony Wenri Nainggolan (4153311006)

Jefry Andi Sinaga (4153311016)

Josephine Halcynon Sinaga (4153311019)

Norma Rumahorbo (4153311023)

Respina Simanjuntak (4153311030)

Sebrina Saragih (4153311036)

PENDIDIKAN MATEMATIKA EKSTENSI A 2015

JURUSAN MATEMATIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

2015

Page 2: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat-Nya sehingga

makalah ini dapat tersusun hingga selesai. Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak

terimakasih atas bimbingan dan arahan dari dosen pembimbing Bapak Irfandi, M.Si

    Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan

pengalaman bagi para pembaca. Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun

menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.

    Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, kami yakin masih

banyak kekurangan dalam makalah ini, oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan

kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini.

Medan, 09 Desember 2015

Kelompok 5

Page 3: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

DAFTAR ISI

Kata Pengantar........................................................................................................ 2

Daftar Isi................................................................................................................. 3

Bab I Pendahuluan................................................................................................ 4

Bab II Hukum Termodinamika ............................................................................. 5

2.1 Beberapa Pengertian......................................................................................... 5

2.2 Perumusan hukum Termodinamika I....................................................................... 6

2.3 Mesin Pemanas dan Mesin Pendingin..................................................................... 15

2.4 Perumusan Hukum II Termodinamika menurut Kelvin-Pank dan Claussius

Kotak Ternal............................................................................................................ 16

2.5 Skala Suhu Termodinamika..................................................................................... 19

2.6 Entropi...................................................................................................................... 19

2.7 Irreversibel dan Prinsip Pertambahan Entropi......................................................... 20

2.8 Soal dan Pembahasan............................................................................................... 24

Bab III Penutup ...................................................................................................... 33

3.1 Kesimpulan................................................................................................................ 33

Daftar Pustaka

Page 4: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

BAB I

PENDAHULUAN

A.  LATAR BELAKANG

Makalah ini kami buat untuk memenuhi tugas kami kepada dosen fisika. Dan karena

begitu pentingnya materi ini dan untuk menambah pematerian, maka dengan ini saya

membuat makalah Fisika tentang hukum termodinamika. Hukum-hukum termodinamika

pada prinsipnya menjelaskan peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses

termodinamika. Sejak perumusannya, hukum-hukum ini telah menjadi salah satu hukum

terpenting dalam fisika dan berbagai cabang ilmu lainnya yang berhubungan dengan

termodinamika. Hukum-hukum ini sering dikaitkan dengan konsep-konsep yang jauh

melampau hal-hal yang dinyatakan dalam kata-kata rumusannya.

B.  RUMUSAN MASALAH

Beberapa yang menjadi topik sentral permasalahan dalam makalah ini yang akan

dibahas adalah:

1. Bagaimana yang disebut dengan hukum termodinamika ?

2. Apa yang dimaksud dengan mesin pemanas dan pendingin ?

3. Apa perbedaaan mesin pemanas dan pendingin ?

4. Apa yang dimaksud dengan entropi ?

5. Apa yang dimaksud dengan irreversible dan prinsip pertambahan entropi ?

C.       TUJUAN PENDAHULUAN

Setiap kegiatan yang dilakukan secara sistematis pasti mempunyai tujuan yang

diharapkan, begitu pula makalah ini. Tujuan pembahasan makalah ini adalah:

1. Makalah ini dibuat dengan tujuan untuk membantu, mempermudah pembelajaran

serta melengkapi pematerian.

2. Mampu mengetahui apa yang di maksud dengan hukum termodinamika .

3. Dapat mengetahui perbedaan antara mesin pemanas dan pendingin .

4. Mampu mengetahui bagaimana cara mengaplikasikan hukum termodinamika .

5. Mampu mengetahui apa yang dimaksud dengan irreversible dan prinsip

pertambahan entropi .

Page 5: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

BAB II

PEMBAHASAN

A. Beberapa Pengertian

1. Energi Dalam

Energi dalam sistem merupakan besaran yang bersifat konservatif. Perubahan

energi dalam dari keadaan awal I ke keadaan akhir f tidak bergantung pada jenis

lintasan yang ditempuh antara i dan f, hanya bergantung pada keadaan awal i dan

akhir f saja. Karena itu difrensial dari energi dalam merupakan difrensial eksak dan

∫i

f

du = ΔU=Uf – Ui ….12.1.

Energi dalam merupakan gabungan energi-energi konservatif yang berada dalam

sistem baik berupa energi kinetik partikel (seperti pada gas), potensial kimia,dan

sebagainya. Untuk gas ideal sebagaimana telah disinggung pada pembahasan

terdahulu, energy internal dapat dinyatakan dalam bentuk :

U = U(T) = dNkT

2 ….12.2.

dengan d adalah derajat kebebasan partikel-partikel gas pada keadaan (temperatur)

itu… Dan juga : U = ∫C v dT ………12.3.

Cv adalah kapasitas kalor system Cv = mCv, dengan m adalah massa dari sistem,

dan cv adalah panas jenis untuk volume tetap. Bila Cv konstan maka : U = Cv T……

12.4.

2. Kalor

Kalor adalah energi yang berpindah/mengalir karena adanya perbedaan

temperature. Adanya kalor yang masuk/keluar sistem merupakan salah satu

penyebab yang dapat menimbulkan perubahaan keadaan sistem (perubahan

koordinat termodinamik system P,V,T,U, dsb). Hubungan antara kalor yang

keluar/masuk system dengan perubahan temperature system dapat dituliskan sebagai

dQ = CdT……….12.5.

Page 6: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

Dengan C adalah kapasitas panas dari sistem.

3. Usaha

Usaha suatu mekanisme transfer energy antara sistem dengan lingkungannya.

Usaha dapat berbentuk usaha mekanis,usaha listrik, dan sebagainya. Dalam kondisi

tertentu sistem dapat melakukan usaha terhadap lingkungannya atau sebaliknya

sistem menerima usaha dari lingkungannya.

B. Perumusan Hukum I Termodinamika

Hukum ini berbunyi: “Kalor dan kerja mekanik adalah bisa saling tukar”. Sesuai

dengan hukum ini, maka sejumlah kerja mekanik dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah

kalor, dan sebaliknya. Hukum ini bisa juga dinyatakan sebagai: “Energi tidak bisa dibuat atau

dimusnahkan, namun bisa dirubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya”. Sesuai dengan hukum

ini, energi yang diberikan oleh kalor mesti sama dengan kerja eksternal yang dilakukan

ditambah dengan  perolehan energi dalam karena kenaikan temperatur. 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. Sistem 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. Untuk suatu proses dengan keadaan akhir (2) dan keadaan awal (1)

ΔU = U2-U1

Secara matematis, Hukum I Termodinamika dituliskan sebagai:

Q = W + ∆U 

Dimana Q  adalah kalor, W  adalah usaha, dan ∆U adalah perubahan energi dalam. Tapi

rumus itu berlaku jika sistem menyerap kalor Q dari lingkungannya dan melakukan kerja

W pada lingkungannya.

Page 7: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

Hukum I Termodinamika menyatakan hubungan antara energi dalam (U), perpindahan

panas (Q), dan kerja(W)

Beberapa Contoh Penerapan Δ

1. Proses Isotermal

Suatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi

perubahan- perubahan di dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam

suhu konstan,  proses ini dinamakan proses isotermik. Karena 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).

Dari persamaan umum gas :

PV= nRT

Karena suhu konstan, maka usaha yang dilakukan oleh gas adalah :

dW = P.dV

dW = nRT

v dV

Page 8: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

Proses isotermik dapat digambarkan dalam grafik p – V di bawah ini. Usaha yang

dilakukan sistem dan kalor dapat dinyatakan sebagai :

Dimana V2dan V1 adalah volume akhir dan awal gas.

Proses Isotermal juga ada yang irreversible, rumusnya adalah :

Jika irreversible, maka tekanan ekspansinya konstan, sehingga :

2. Proses Isokhorik

Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan

melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (∆V = 0), gas tidak

Page 9: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

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.

 

3. Proses Isobarik

Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas

dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas

melakukan usaha (W = p ∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan

konstan Qp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku :

Qr = w + ΔU

Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai

4. Proses Adiabatik

Proses adiabatik adalah proses termodinamika dimana kerja yang dilakukan oleh gas

adalah murni berasal dari perubahan energi internalnya. Tidak ada energi yang masuk

maupun yang keluar (Q) selama proses itu berjalan. (Hukum Termodinamika I menyatakan :

Page 10: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

Perubahan energi internal gas (dU) adalah banyaknya energi kalor yang disuplai (Q)

dikurangi kerja yang dilakukan oleh gas (P.dV). Kondisi proses adiabatik adalah :

 

Kapasitas Kalor pada Gas Ideal

Kapasitas kalor merupakan kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu suatu sistem sebesar satu derajat. Apabila tidak ada perubahan fasa, panas

yang diberikan kepada sistem akan mengakibatkan kenaikan temperatur. Ada 2 jenis

kapasitas kalor, yaitu ada kapasitas kalor saat volume tetap (CV) dan kapasitas kalor saat

tekanan tetap (CP). Sedangkan rumus kapasitas kalor itu sendiri adalah :

ΔQ = C . ΔT C = dQ/dT

Dimana C adalah kapasitas panas zat yang secara kuantitatif didefinisikan sebagai besarnya energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat sebesar 1oC. Dengan demikian kapasitas panas C memiliki satuan J/kal atau J/K. Sedangkan ΔT tidak lain adalah

Page 11: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

menyatakan selisih suhu pada keadaan sebelum dan sesudah diberi energi panas Q. Kapasitas Kalor pada Volume Tetap

dQv = Cv dTdQv = n Cv dT

Kapasitas panas pada kalor tetap juga memiliki perbedaan rumus, tergantung pada gas idealnya itu sendiri. Apakah monoatomik, diatomik, atau polyatomic.

Saat monoatomik Cv = 3/2RSaat diatomik Cv = 5/2RSaat polyatomic Cv = 5/2R

Kapasitas Kalor pada Tekanan Tetap

dQp = CP dTdQp = n CP dTSedangkan untuk rasio kapasitas kalor adalah

1. Proses Isotermal

Kalor yang dihasilkan pada proses isotermal yaitu :

ΔU=Q−W → Q=ΔU +W =nCV ΔT +nRT lnV f

V i

Sementara perubahan energi dalamnya yaitu :

Page 12: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

ΔU=nCV ΔT

2. Proses Isokhorik

Kalor yang dihasilkan pada proses isokhorik yaitu :Q=nCV ΔT =nCV (T f−T i )

Sementara perubahan energi dalamnya yaitu :

ΔU=Q−W → ΔU=nCV ΔT

3. Proses Isobarik

Kalor yang dihasilkan pada proses isobarik yaitu :

Q=nCP ΔT=nCP(T f −T i )

Sementara perubahan energi dalamnya yaitu :

ΔU=Q−W → ΔU=nCP ΔT−pΔVpV=nRT → pΔV =nR ΔTCP=CV +R → ΔU=nC P ΔT −nR ΔT=nCV ΔT

4. Proses Adiabatik

Pada proses adiabatik, tidak ada perubahan kalor yang terjadi karena kalor yang diterima dan dikeluarkan sama besarnya, sehingga Q = 0 . Maka

kerja yang dihasilkan proses adiabatik pada gas ideal yaitu :Adiabatik : pV γ=kons tan

p=CV γ =CV γ

W =∫V i

V f

pdV =∫V i

V f

CV−γ dV

W =C 1−γ+1

V−γ+1|V i

V f

=C1−γ (V f

−γ+1−V i−γ+1 )

Page 13: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

pV γ=C → pi V iγ=p f V f

γ

W =C

W = C1−γ (V f

−γ+1−V i−γ +1)

pV γ=C → pi V iγ=p f V f

γ

W =11−γ ( p f V f

γ V f−γ+1−p i V i

γ V i−γ +1 )=1

1−γ ( pf V f−pi V i )

Sementara perubahan energi dalamnya yaitu :

Q=0 ΔU=Q−W → ΔU=−W = 1γ−1 ( p f V f−pi V i )

Entalpi (H)

Entalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja. Entalpi juga merupakan transfer panas antara sistem dan lingkungan yang ditransfer dalam kondisi tekanan konstan (isobarik). Secara matematis, entalpi dapat dirumuskan sebagai berikut:

H = U + PV

di mana:H = entalpi sistem (joule)U = energi internal (joule)P = tekanan dari sistem (Pa)V = volume sistem (m2)

Page 14: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

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 tekanan (P) tetap :

H= U + P(V2-V1) H= U + P VQ = U + P V , makaH = QdH = dQ

Entalpi dan Kalor

Entalpi sebagai fungsi T dan p; H= f(T,P)

dH =(∂ H∂T )

PdT+(∂ H

∂ P )T

dP

dU =CP dT+(∂ H∂ P )

TdP

Pada tekanan tetap :

dH = CP dT

Page 15: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

dH=CP dTorΔH=CP ΔT

Pada volume tetap :

dU = CV dTdU=CV dTorΔU=CV ΔT

C. Mesin Panas dan Mesin Dingin

Mesin panas seperti motor bakar/letup pada mobil,motor, dll adalah suatu alat/sistem

yang fungsinya untuk mengubah energi panas menjadi energi usaha/energi mekanik.

Sebaliknya mesin pendingin seperti lemari es/refigrator adalah suatu alat atau suatu

sistem yang berfungsi untuk secara netto memindahkan kalor dari reservoar dingin ke

reservoar panas dengan menggunakan usaha yang dimasukkan dari luar.

Ciri utama mesin panas adalah :

a. Berlangsung secara siklus (berulang)

b. Hasil yang diharapkan dari siklus mesin ini adalah usaha mekanik

c. Usaha ini merupakan hasil konversi dari kalor yang diserap dari reservoar panas

d. Tidak semua kalor yang keluar atau terambil dari reservoar panas dapat di

konversikan menjadi usaha mekanik. Untuk ini sebagian sisanya dibuang ke

reservoir dingin sebagai kalor

D. Perumusan Hukum II Termodinamika menurut Kelvin-Pank dan Claussius

Hukum kedua termodinamika berkaitan dengan apakah proses-proses yang dianggap taat azas dengan hukum pertama, terjadi atau tidak terjadi di alam. Hukum kedua termodinamika seperti yang

Page 16: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

diungkapkan oleh Clausius mengatakan, “Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan efek lain, selain dari menyampaikan kalor secara kontinu dari sebuah benda ke benda lain pada temperatur yang lebih tinggi".

Bila ditinjau siklus Carnot, yakni siklus hipotesis yang terdiri dari empat proses terbalikkan: pemuaian isotermal dengan penambahan kalor, pemuaian adiabatik, pemampatan isotermal dengan pelepasan kalor dan pemampatan adiabatik; jika integral sebuah kuantitas mengitari setiap lintasan tertutup adalah nol, maka kuantitas tersebut yakni variabel keadaan, mempunyai sebuah nilai yang hanya merupakan ciri dari keadaan sistem tersebut, tak peduli bagaimana keadaan tersebut dicapai. Variabel keadaan dalam hal ini adalah entropi. Perubahan entropi hanya gayut keadaan awal dan keadaan akhir dan tak gayut proses yang menghubungkan keadaan awal dan keadaan akhir sistem tersebut.

Hukum kedua termodinamika dalam konsep entropi mengatakan, "Sebuah proses alami yang bermula di dalam satu keadaan kesetimbangan dan berakhir di dalam satu keadaan kesetimbangan lain akan bergerak di dalam arah yang menyebabkan entropi dari sistem dan lingkungannya semakin besar"

1. Mesin Kalor

Mesin kalor atau yang biasa disebut dengan mesin carnot adalah suatu alat yang menggunakan panas/kalor (Q) untuk dapat melakukan kerja (W). Alat ini tidak ideal, pasti ada kalor yang terbuang walaupun hanya sedikit. Ada beberapa ciri khas yang menggambarkan mesin kalor, yaitu : Kalor yang dikirimkan berasal dari tempat yang panas (reservoir

panas) dengan temperatur tinggi lalu dikirimkan ke mesin.

Page 17: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

Kalor yang dikirimkan ke dalam mesin sebagian besar melakukan kerja oleh zat yang bekerja dari mesin, yaitu material yang ada di dalam mesin melakukan kerja.

Kalor sisa dari input dibuang ke temperatur yang lebih rendah yang disebut reservoir dingin

Tahap pertama yaitu isotermal reversibel secara ekspansi atau penurunan tekanan, dengan melakukan kerja (W) dari keadaan A sampai B

Q=W

QH= W ab = nRT H lnV b

V a

Tahap kedua yaitu adiabatik reversibel secara ekspansi, dengan melakukan kerja (W) dari keadaan B sampai C

W = Cv (T1 – T2) = Cv (TH – TC)

Tahap ketiga yaitu isotermal reversibel secara kompresi atau penaikan tekanan, dengan melakukan kerja (W) dari keadaan C sampai D

Tahap keempat yaitu adiabatik reversibel secara kompresi, dengan melakukan kerja (W) dari keadaan D kembali ke A

Ketika sistem tersebut melakukan siklus, tak ada perubahan energi dalam sistem. Itu sesuai dengan Hukum I Termodinamika

ΔU =Q−W Q=QH +QC=|QH|−|QC|

0=Q−WQ=W

W =Q=QH+QC

W =|QH|−|QC|

Page 18: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

QH : besarnya input kalorQC : besarnya kalor yang dibuang

W : kerja yang dilakukanDalam mesin carnot, ada yang dinamakan efisiensi mesin.

Efisiensi dari suatu mesin didefinisikan sebagai perbandingan antara kerja yang dilakukan (W) dengan kalor yang masuk (QH).

W =QH−QC → η= WQH

=QH−QC

QH=1−

QC

QH

Atau bisa juga dalam bentuk

E. Skala Suhu Termodinamika

Efisiensi mesin carnot tidak bergantung jenis gas yang digunakan dalam siklus tersebut.

Kelvin mengusulkan untuk menggunakan mesin carnot sebagai termometer . Dalam hal

ini perbandingan antara dua harga temperatur diukur berdasarkan perbandingan kalor

yang diserap dan kalor yang dilepas jika siklus carnot bekerja diantara kedua temperatur

tersebut yaitu :

|Q1Q2|=

T 2T 1

Perumusan ini identik dengan perumusan skala suhu termometer gas ideal . Untuk

membuatnya tempat saat didefenisikan pula satu titik acuan yang identik yaitu titik tripel

air yang didefenisikan sebagai 273,16 K

F. Entropi

Entropi merupakan sifat keadaan suatu sistem yang menyatakan tingkat ketidakteraturan, berkaitan dengan jumlah keadaan mikro yang tersedia bagi molekul sistem tersebut. entropi juga dapat didefinisikan sebagai kecenderungan sistem untuk berproses ke arah tertentu. Entropi dapat dihasilkan, tetapi tidak dapat dimusnahkan.

Entalpi tidak dapat memprediksi apakah reaksi spontan atau tidak. Tetapi Hukum II Termodinamika menyatakan bahwa total entropi sistem dan lingkungannya selalu bertambah untuk proses spontan. Entropi

Page 19: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

meningkat seiring dengan kebebasan dari molekul untuk bergerak.entropi dilambangkan dengan huruf (S)

S(g) >S(l) >S(s)

Gambar 5. Besar Entropi pada Padat, Cair, dan Gas

1. Entropi dan Hukum II Termodinamika

Hukum II termodinamika kedua:Entropi semesta (sistem + lingkungan) selalu naik pada proses

spontan dan tidak berubah pada proses kesetimbangan.Untuk proses spontan,perubahan entropi (dS) dari suatu sistem adalah lebih besar dibanding panas dibagi temp mutlak

dS ¿ dQT

¿

DSsemesta = DSsis + DSling> 0 proses spontan

Sementara untuk proses reversibel, yaitu :

dS =dQrev

T

DSsemesta = DSsis + DSling = 0 proses kesetimbangan

Proses pada tekanan tetapPanas yang mengalir ke benda QP = CP dT

Page 20: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

dS ≥ d ' qT

ΔSbenda =∫T1

T2

CPdTT

= CP lnT 2

T 1

Sehingga pada tekanan tetap, perubahan entropi akan naik

Reservoir, pada suhu tetap T2

ΔSreservoir =− QT 2

=− CP

T 2 − T 1

T 2

ΔStotal = ΔSbenda + ΔSreservoir = CP [ln T 2

T 1− ( T 2 − T1

T 2 )]Perubahan entropi pada saat suhu tetap T2 menjadi semakin kecil,

tetapi perubahan entropinya tetap positif.Hubungan antara hukum I Termodinamika dengan Hukum II

Termodinamika yaituHukum I : dQ = dU + dW dW = PdV

Hukum II : dQRev = TdSSehingga TdS = dU + PdV

Hubungan energi dalam (U) dengan entropi (S) dan volume (V)

dU = ∂U∂ S

)v dS +∂ U∂V

) s dV

dU = TdS – PdVdU = TdS – PdVdidiferensial dengan volume konstan terhadap

suhu (T)∂U∂T

)v = T ∂ S∂T

)v − P ∂V∂T

)v

Page 21: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

∂U∂T

)v = T ∂ S∂T

)v

∂U∂T

)v = T ∂ S∂T

)v = C v

Sementara itu, entalpi juga dapat dihubungkan dengan entropi, yaitu :H = U + PV

dH = dU + PdV + VdP……. TdS =dU + PdVdH = TdS - PdV + PdV + VdP

dH = TdS + VdPlalu didiferensialkan dengan tekanan tetap terhadap suhu (T)

∂H∂ T

)p = T ∂ S∂T

)p − V ∂ P∂T

)p

∂ H∂ T

)P = T ∂ S∂T

)P = CP

Entropi pada gas idealdU = TdS –PdV

dS = dU/T + PdV/TdS = CvdT/T+nRdV/V

dS = Cv d lnT + nR d lnV

ΔS = Cv lnT2

T1+ nR ln

V 2

V 1

ΔS = C p lnT2

T1− nR ln

P2

P1

Pada proses adiabatik reversibel

Page 22: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

dS =dQrev

T ∆Q =0∆S = 0

Perubahan entropi dengan gas ideal pada proses isotermal△T = 0 ; △U = 0dQ = dW = PdV

dS = dQ/T

dS = PdVT

= nR dVV

ΔS = nR lnV 2

V 1

Standard molar entropiStandar molar entropi adalah entropi dari 1 mol zat murni pada

tekanan 1 atm dan pada suhu 25°C. reaksi entropi standar yaitu :

∆S° = ∑nS°(products) – ∑nS°(reactants)

Entropi dalam reaksi kimiaJika ada reaksi aA + bB cC + dD

(25oC)S0

t= S0produk - S0

reaktan

= (cS0C + d S0

D) – (aS0A + b S0

B)

Page 23: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN :

1. Hukum ini berbunyi: “Kalor dan kerja mekanik adalah bisa saling tukar”. Sesuai dengan

hukum ini, maka sejumlah kerja mekanik dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah

kalor, dan sebaliknya.

2. Hukum kedua termodinamika seperti yang diungkapkan oleh Clausius mengatakan, “Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan efek lain, selain dari menyampaikan kalor secara kontinu dari sebuah benda ke benda lain pada temperatur yang lebih tinggi".

3. Mesin panas seperti motor bakar/letup pada mobil,motor, dll adalah suatu alat/sistem

yang fungsinya untuk mengubah energi panas menjadi energi usaha/energi mekanik.

Sebaliknya mesin pendingin seperti lemari es/refigrator adalah suatu alat atau suatu

sistem yang berfungsi untuk secara netto memindahkan kalor dari reservoar dingin ke

reservoar panas dengan menggunakan usaha yang dimasukkan dari luar.

4. Entalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja.

5. Kapasitas kalor merupakan kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu suatu sistem sebesar satu derajat. Apabila tidak ada perubahan fasa,

panas yang diberikan kepada sistem akan mengakibatkan kenaikan temperatur. Ada 2

jenis kapasitas kalor, yaitu ada kapasitas kalor saat volume tetap (CV) dan kapasitas kalor

saat tekanan tetap (CP).

Page 24: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN :

1. Hukum ini berbunyi: “Kalor dan kerja mekanik adalah bisa saling tukar”. Sesuai dengan

hukum ini, maka sejumlah kerja mekanik dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah

kalor, dan sebaliknya.

2. Hukum kedua termodinamika seperti yang diungkapkan oleh Clausius mengatakan, “Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan efek lain, selain dari menyampaikan kalor secara kontinu dari sebuah benda ke benda lain pada temperatur yang lebih tinggi".

3. Mesin panas seperti motor bakar/letup pada mobil,motor, dll adalah suatu alat/sistem

yang fungsinya untuk mengubah energi panas menjadi energi usaha/energi mekanik.

Sebaliknya mesin pendingin seperti lemari es/refigrator adalah suatu alat atau suatu

sistem yang berfungsi untuk secara netto memindahkan kalor dari reservoar dingin ke

reservoar panas dengan menggunakan usaha yang dimasukkan dari luar.

4. Entalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja.

5. Kapasitas kalor merupakan kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu suatu sistem sebesar satu derajat. Apabila tidak ada perubahan fasa,

panas yang diberikan kepada sistem akan mengakibatkan kenaikan temperatur. Ada 2

jenis kapasitas kalor, yaitu ada kapasitas kalor saat volume tetap (CV) dan kapasitas kalor

saat tekanan tetap (CP).

Page 25: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

DAFTAR PUSTAKA

Bueche,J,Frederick.2006. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh. Jakarta : Erlangga

http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika diakses 08 November. 11.02

Wib

https://id.wikipedia.org/wiki/Bilangan_Reynolds diakses 09 November 2015.13:22 wib

Moeryono.1996. Mekanika Bandung : DIKTI PPTA

Eidi Motlan.2010. Fisika Dasar 1 : Cipta Pustaka

Purwoko.2007. Fisika Universitas Jilid 1. Jakarta: Bina Cipta

Bueche,J,Frederick.2006. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh. Jakarta : Erlangga

http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika diakses 05 November. 13.00

Wib

https://id.wikipedia.org/wiki/Bilangan_Reynolds diakses 09 November 2015.13:22 wib

Moeryono.1996. Mekanika Bandung : DIKTI PPTA

Eidi Motlan.2010. Fisika Dasar 1 : Cipta Pustaka

Page 26: Tugas Fisika Umum Termodinamika( Kelompok 5)

Purwoko.2007. Fisika Universitas Jilid 1. Jakarta: Bina Cipta