PROSES-PROSES PERUBAHAN KEADAAN GAS

DALAM TERMODINAMIKA

1) Proses Isometrik (volume konstan)

Isometrik adalah proses perubahan keadaan yang terjadi pada volume tetap.

Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas

dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena 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

Bila volume konstan, p/T = konstan,

pi/ Ti = pf/Tf

p f

i

V

Pada proses ini V = 0, maka usaha yang dilakukan W = 0, sehingga

Q = U = n cv T

Penerapan Proses Isometrik

Terjadi pada sebuah kipas dan baterai dalam sebuah wadah tertutup. Kipas bisa

berputar menggunakan energi yang disumbangkan baterai. Untuk kasus ini, kipas,

baterai dan udara yang berada di dalam wadah dianggap sebagai sistem. Ketika

kipas berputar, kipas melakukan kerja terhadap udara yang ada dalam wadah.

Pada saat yang sama, energi kinetik kipas berubah menjadi energi dalam udara.

Energi listrik pada baterai tentu saja berkurang karena sudah berubah bentuk

menjadi energi dalam udara. Contoh ini hanya mau menunjukkan bahwa pada

proses isokorik (volume selalu konstan), kerja masih bisa dilakukan terhadap

sistem (kerja yang tidak melibatkan perubahan volume).

2) Proses Isobaris (tekanan konstan)

Isobarik adalah proses perubahan keadaan yang terjadi pada volume konstan.

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 konstanQp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada

proses isobarik berlaku

Proses 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).

Bila tekanan konstan, V/T = konstan,

Vi/ Ti = Vf/Tf

p

i f

V

Pada proses ini usaha yang dilakukan W = p V = p (Vf - Vi ) , sehingga

U = Q - W

U = n cp T - p

Penerapan Proses Isobaris

Proses isobarik ini dapat dijumpai pada kasus pemanasan air di dalam ketel mesin

uap sampai ke titik didihnya dan diuapkan sampai air menjadi uap, kemudian uap

tersebut disuperpanaskan (superheated), dengan semua proses berlangsung pada

suatu tekanan konstan.. Sistem tersebut adalah H2O di dalam sebuah wadah yang

berbentuk selinder. Sebuah pengisap kedap udara yang tak mempunyai gesekan

dibebani dengan pasir untuk menghasilkan tekanan yang didinginkan pada H2O

dan untuk mempertahankan tekanan tersebut secara otomatis. Kalor dapat

dipindahkan dari lingkungan ke sistem dengan menggunakan sebuah pembakar

bunsen. Jika proses tersebut terus berlangsung cukup lama, maka air mendidih

dan sebagian air tersebut diubah menjadi uap. Sistem tersebut bereskpansi secara

kuasi statik tetapi tekanan yang dikerahkan sistem pada pengisap otomatis akan

konstan.

3) Proses Isotermis (temperatur konstan)

Isotermis adalah perubahan sistem, di mana suhu tetapkonstan: ΔT = 0. 

Ini biasanya terjadi ketika suatusistem beradadalam kontak 

dengan reservoir panas luar (mandi panas), danperubahan terjadi perlahan cukup 

untuk memungkinkan sistemuntuk terus-menerus menyesuaikan diri

dengan suhu reservoirmelalui pertukaran panas.

dalam proses isotermal,nilai ΔT 0 = tapi Q ≠ 0

Bila temperatur konstan, pV = konstan,

piVi = pfVf

p i

f

V

Pada proses ini T = 0, maka perubahan tenaga internal U = 0, dan usaha yang

dilakukan :

W = p dV

p = nRT/V, maka

W = nRT (1/V) dV

W = nRT ln (Vf/Vi)

Penerapan Proses Isotermis

Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk

memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam

kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser.

Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari

refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor

yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya

kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor

yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang

akan didinginkan.

Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif

jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-

pipa evaporator.

Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap

ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup

ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi

dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam

evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap,

perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian

rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator

tekanannya menjadi sangat turun.

Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada

dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada

pada kondenser.

Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk

merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan

energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah

energi yang berada di dalam substansi yang akan didinginkan.

Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan

maka enthalpi substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan

turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan

menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan

yang sesuai dengan keinginan.

Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau

menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan

4) Proses Adiabatis

Adiabatik adalah tidak ada kalor yang ditambahkan pada sistem atau

meninggalkan sistem (Q = 0). Proses adiabatik bisa terjadi pada sistem tertutup

yang terisolasi dengan baik. Untuk sistem tertutup yang terisolasi dengan baik,

biasanya tidak ada kalor yang dengan seenaknya mengalir ke dalam sistem atau

meninggalkan sistem. Proses adiabatik juga bisa terjadi pada sistem tertutup yang

tidak terisolasi. Untuk kasus ini, proses harus dilakukan dengan sangat cepat

sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju sistem atau meninggalkan sistem

Pada proses ini tidak ada kalor yang masuk, maupun keluar dari sistem, Q = 0.

Pada proses adiabatik berlaku hubungan pV= konstan (buktikan),

piVi = pfV

f

p i

f

V

Usaha yang dilakukan pada proses adiabatis :

W = p dV

p = k/V , k = konstan , maka

W = (k/V ) dV

W = 1/(-1) { pfVf - piVi}

MAKALAHPERUBAHAN KEADAAN GAS

Mata Kuliah Termodinamika I

Nama : Hengky Kurnia Jurusan : Teknik Mesin

Sekolah Tinggi Teknologi (STT) FatahillahJl. Griya Serdang Indah No. 229 Cilegon