c

d

Mata Pelajaran : Fisika

Topik : Termodinamika

Kelas/Program : XI / IPA

Semester : 2

S T A N D A R K O M P E T E N S T A N D A R K O M P E T E N S IS I

Menganalisis dan Menganalisis dan menerapkan hukum menerapkan hukum

termodinamikatermodinamika

MENU UTAMA MENU UTAMA

PERUBAHAN KEADAAN GAS

USAHA YANG DILAKUKAN GASHUKUM I TERMODINAMIKA

SIKLUS CARNOT

SIKLUS OTTO

HUKUM II TERMODINAMIKA

SELESAI

P E R U B A H A N K E A D A A P E R U B A H A N K E A D A A N G A SN G A S

P1,V1,T1

P2,V2,T2

Berdasarkan hukum Boyle-Gay Lussac, persamaan keadaan gas dapat dituliskan sebagai :

P1V1 P2V2

T1 T2

G R A F I K P-V , P-T dan V-G R A F I K P-V , P-T dan V-TT

P

V

P

T

V

T

P berbanding terbalik dengan V

P berbanding lurus dengan T

V berbanding lurus dengan T

Grafik 1 Grafik 3Grafik 2

P

000

Besarnya usaha Besarnya usaha yang dilakukan yang dilakukan

gas adalahgas adalah

W = W = ∫ ∫ P.dVP.dV

dv

P = F.A

USAHA YANG DILAKUKAN GASUSAHA YANG DILAKUKAN GAS USAHA YANG DILAKUKAN GASUSAHA YANG DILAKUKAN GAS

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ISOBARIKPROSES ISOBARIK

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ISOBARIKPROSES ISOBARIK

P

V

W

P

ΔV

W = P.ΔVBesaran ini tidak

lain adalah luasan kurva

pada grafik P-V0

Grafik proses isobarik

W = n R T ln (V2/V1)

atau

W = - n R T ln (P2/P1)

P

V

P1

P2

V1 V2

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ISOTERMISPROSES ISOTERMIS

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ISOTERMISPROSES ISOTERMIS

0

Grafik proses Grafik proses isokhorikisokhorik

Pada proses Pada proses isokhorik tidak isokhorik tidak

terjadi terjadi perubahan perubahan

volume (volume (ΔV = 0), ΔV = 0), sehingga sehingga

besarnya usaha besarnya usaha luar yang luar yang

dilakukan oleh dilakukan oleh gas adalahgas adalah

W = 0

P

V

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ISOKHORIKPROSES ISOKHORIK

0

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ADIABATIKADIABATIK

Grafik proses Grafik proses AdiabatikAdiabatik

Pada proses ini Pada proses ini tidak ada kalor tidak ada kalor yang diserap yang diserap atau dilepas, atau dilepas, sehingga usaha sehingga usaha luar yang luar yang dilakukan oleh dilakukan oleh gas berasal dari gas berasal dari perubahan perubahan energi dalam gasenergi dalam gas

ΔU = -W

P

V

P1

V1

P2

V20

JAWAB

SOAL LATIHANSOAL LATIHANSuatu gas ideal dalam suatu silinder dalam suatu piston

volume mula-mula 1,5 liter mengalami perubahan secara

isobarik pada tekanan 105 Nm-2 Sehingga volumenya menjadi 2

liter. Berapakah besarnya usaha yang dilakukan gas tersebut ?

Diketahui :

V1 : 1,5 liter = 1,5.10-3 m3

V2 : 2,0 liter = 2,0.10-3 m3

P : 1,5 N/m2

Ditanyakan : W =…….

Jawab : W = P.ΔV

= 1,5.105. 0.5

= 7,5.104 joule

HUKUM I TERMODINAMIKAHUKUM I TERMODINAMIKA

“ “ Panas netto yang Panas netto yang ditambahkan pada ditambahkan pada suatu sistem sama suatu sistem sama dengan perubahan dengan perubahan energi internal energi internal sistem ditambah sistem ditambah usaha yang usaha yang dilakukan sistem”dilakukan sistem”

Qsistem

ΔU W

Q=ΔU + W

Siklus adalah :

Serangkaian proses pada suatu sistem sedemikian

sehingga sistem tersebut kembali

ke keadaan semula

W

P

Va

b

c

d

PENGERTIAN SIKLUSPENGERTIAN SIKLUS

0

Diagram proses siklus Diagram proses siklus carnotcarnot P

V

Q1

Q2

W

a

b

c

d

Awal

Ekspansi isotermis

Ekspansi adiabatik

KompresiisotermisKompresiadiabatik

AwalP1,V1,T1

P2,V2,T2

P3,V3,T3

P4,V4,T4

SIKLUS CARNOTSIKLUS CARNOT

0

η = ( W/Q1)x100% = (1 – Q2/Q1)x 100% = (1 – T2/T1) x 100%

P

V

Q1

Q2

W

a

b

c

d

EFISIENSI MESIN CARNOTEFISIENSI MESIN CARNOT

0

P

V

Udara +

Bahan bakar

Gas buang

a

b

c

d

Q2

Q1

S I K L U S O T T OS I K L U S O T T O S I K L U S O T T OS I K L U S O T T O

0

SOAL LATIHANSOAL LATIHAN

Suatu mesin kalor bekerja pada tandon bersuhu tinggi dengan suhu 1500 K, dan tandon bersuhu rendah rendah 750 K. Jika dia menyerap kalor sebanyak 2000 joule, berapakah usaha maksimum yang dapat dilakukan ?

JAWAB

T1 = 1500 KT2 = 750 KQ1 = 2000 J

Q1/T1 = Q2/T22000/1500 = Q2/750Q2 = 1000 jouleW = Q1 – Q2 = 2000 – 1000 = 1000 joule

Diagram teori Kelvin-Diagram teori Kelvin-PlanckPlanck

Tandon panas

sistem

Tandon panas

Tandon dingin

sistem

Q

Q1

Q2

WW

Mesin sempurna

hal yang tidak mungkin Mesin sesungguhnya

HUKUM II HUKUM II TERMODINAMIKATERMODINAMIKA

Rumusan Kelvin - Plank

“Tidak mungkin membuat mesin yang

bekerja dalam suatu siklus,menerima kalor

dari suatu sumber kalor dan mengubah kalor itu seluruhnya

menjadi usaha”

Diagram teori ClausiusDiagram teori Clausius

sistem

Tandon panas

Tandon dingin

Tandon panas

Tandon dingin

sistem

Refrigator Sempurna

hal yang tidak mungkin

Refrigator

sesungguhnya

Q1

Q2

Q1

Q2

W

“Tidak mungkin membuat mesin

yang bekerja dalam suatu

siklus,menerima kalor dari suatu

sumber kalor dan mengubah kalor itu seluruhnya menjadi

usaha”

Rumusan Clausius

A

B

C

D

E

Pompa listrik A memompakan

gas (misal : freon,amoniak) yang

dimampatkan melalui B dengan

melepaskan kalor

Di dalam pipa C terjadi

pengembunan sehingga gas

berubah wujud menjadi cair

Freon cair dialirkan ke ruang beku (D)

dan menyerap kalor di sekitar

ruang beku sehingga suhu

ruang beku turun

Kemudian gas dialirkan kembali

menuju pompa untuk melakukan

proses siklus kembali

PRINSIP KERJA MESIN PRINSIP KERJA MESIN PENDINGINPENDINGIN

Skema Mesin Skema Mesin PendinginPendingin

PengertianPengertianKoefisien Koefisien

performasi mesin performasi mesin pendingin adalah pendingin adalah

perbandingan perbandingan antara panas antara panas

yang diambil dari yang diambil dari tandon dingin tandon dingin

(Q1)dengan (Q1)dengan pemakaian usaha pemakaian usaha

(W(W))

COP = Q1/W

Tandon panas

Tandon dingin

sistem

W

Q1

Q2

*)COP = Coefficient of Performance)

KOEFISIEN PERFORMASI MESIN KOEFISIEN PERFORMASI MESIN PENDINGIN (COP*)PENDINGIN (COP*)

Sebuah lemari pendingin Sebuah lemari pendingin memerlukan memerlukan usahausaha 150 150 joule joule

untuk memindahkan kalor untuk memindahkan kalor sebesar 100 joule dari tandon sebesar 100 joule dari tandon

bersuhu rendah ke tandon bersuhu rendah ke tandon bersuhu tinggi. Tentukan bersuhu tinggi. Tentukan

koefisien kerja lemari pendingin koefisien kerja lemari pendingin tersebut !tersebut !

SOAL LATIHANSOAL LATIHAN

JAWAB

W = 150 joule

Q2= 100 joule

COP = Q2/W

= 100/150

= 0,67

SELAMAT SELAMAT BELAJARBELAJAR

EXIT