Termodinamika erat kaitannya dengan energi yang ada di muka bumi. Sesuai hukum Termodinamika, energi adalah kekal.
Hukum Pertama Termodinamika
Pengertian Usaha, Kalor dan Energi
Usaha yang dilakukan pada (atau oleh) sistem adalah ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan, atau sebaliknya.
Kalor muncul ketika energi dipindahkan akibat adanya perbedaaan suhu atau perubahan wujud zat. Jadi, istilah kalor sebenarnya kurang tepat; yang tepat adalah aliran kalor.
Jumlah energi kinetik dan energi potensial yang berhubungan dengan atom-atom atau diabaikan, sehingga energi potensial molekul-molekul zat disebut energi dalam. Untuk gas ideal, gaya antarmolekul dapat diabaikan, sehingga energi potensial molekul-molekul adalah nol. Dengan demikian, energi dalam hanyalah total energi kinetik dari seluruh molekul.
Perubahan energi dalam dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut.
ΔU = U2 -U1
Formula Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Rumus w=pΔv hanya dapat digunakan untuk menghitung usaha gas pada tekanan tetap (proses isobarik). Jika tekanan gas berubah, usaha W harus dihitung dengan cara integral.
Usaha yang dilakukan oleh (atau pada) sistem gas yang menjalani suatu proses siklus (grafik p-V-nya diberikan) sama dengan luas daerah yang dimuat oleh siklus tersebut.
Formula Kalor
Kalor yang diserap (atau diberikan) oleh sistem gas dapat dihitung dari rumus kalor, yaitu Q=m.c.Δt a
Dengan c adalah kalor jenis gas dan C adalah kapasitas kalor gas.
Formula Energi dalam
Telah Anda ketahui bahwa untuk gas ideal, energi dalam gas sama dengan total energi kinetik dari seluruh molekul-molekul gas.
Gas monoatomik U = 3/2 N.k.t
Gas diatomik U = 5/2 . N. k. t
dengan N = jumlah molekul
n = mol
k = tetapan Boltzmann
R = tetapan umum gas
Proses-proses Termodinamika Gas
Proses Isobarik adalah proses perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.
Isokhorik atau isovolumik adalah proses perubahan gas pada volume tetap.
Proses adiabatik adalah proses perubahan keadaan gas di mana tidak ada aliran kalor yang masuk ke dalam sistem atau keluar dari sistem. Dengan kata lain, pada proses adiabatik Q= 0
Hukum Pertama dan Kedua Termodinamika Gas
- Pernyataan Hukum Pertama Termodinamika
Energi dalam suatu sistem berubah dari nilai awal U1 ke nilai akhir U2 sehubungan dengan kalor Q dan usaha W: ΔU = U2 – U1 = Q- W
- Mesin Kalor
Mesin kalor adalah suatu alat yang mengubah energi panas menjadi energi mekanik.
di mana Q1 dan Q2 adalah besaran-besaran yang bertanda positif.
2. Siklus Cannot
Walaupun mesin Carnot merupaka mesin kalor yang paling efisien namun mesin ini tidak pernah benar dibuat dan hanya sebuah teori.
3. Mesin pendingin
memiliki arah aliran kalor yang berkebalikan dengan mesin kalor. Kalor pada mesin pendingin mengalir dari sumber panas rendah menuju sumber panas tinggi. Proses tersebut hanya terjadi jika sistem diberikan kerja dari luar, karena kalor tidak akan mengalir dati sumber panas rendah menuju sumber panas tinggi secara otomatis.
Hukum Kedua Termodinamika
Formulasi Kelvin-Planck
Tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu sumber pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik.
Formulasi Clausius
Tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata memindahkan energi panas dari suatu benda dingin ke benda panas.
Contoh Soal termodinamika
- Seorang pelari melakukan usaha 2,5.105 J dalam suatu latihan rutin. Sedangkan energi dalamnya berkurang 6,5 x 105 J, maka dalam latihan itu orang tersebut…
a. Menyerap kalor 4,0 x 105 J
b. Mengeluarkan kalor 4,0 x 105 J
c. Menyerap kalor 9,0 x 105 J
d. Mengeluarkan kalor 9,0 x 105 J
e. Mengeluarkan kalor 2,5 x 105 J
- Suatu gas volumenya 1,5 m3 perlahan-perlahan dipanaskan pada tekanan tetap hingga volumenya menjadi 2 m3. Jika usaha luar gas tersebut 1,5 x 105 Joule, maka tekanan gas adalah ….
a. 6 x 105 Nm-2
b. 5 x 105 Nm-2
c. 2 x 105 Nm-2
d. 3 x 105 Nm-2
e. 1,2 x 105 Nm-2
- Gas ideal dalam suatu ruangan mengalami proses pemuaian secara adiabatik. Pada proses ini ….
a. dibutuhkan kalor untuk usaha kuat
b. dibutuhkan kalor untuk tambahan energi dalam
c. tekanan gas ideal bertambah
d. suhu gas ideal naik
e. suhu gas ideal turun
- Sebuah mesin kalor Carnot bekerja diantara dua reservoir bersuhu 527˚C dan 127˚ C. Apabila reservoir suhu tinggi diturunkan menjadi 227˚ C, maka efisiensi mula-mula dan terakhir masing-masing adalah .…
a. 30% dan 20%
b. 40% dan 20%
c. 50% dan 20%
d. 50% dan 30%
e. 60% dan 40%
Nah, itu dia pembahasan Termodinamika. Apabila ada pertanyaan atau pendapat yang ingin disampaikan, bisa langsung serukan dikolom komentar dibawah ya.
Hubungi kami di 089628522526 atau Head Office kami 021-77844897 di setiap senin s.d jumat 09.00-17.00. Anda bisa menemui kami langsung di kantor Ocean Terrace Residence Blok E1 No.1 Jalan Tole Iskandar, Tirtajaya, Kec. Sukmajaya, Kota Depok, Jawa Barat. supercampalumniui.com melayani les privat untuk semua wilayah Indonesia.
