PERSAMAAN HUKUM 1 TERMODINAMIKA

PERSAMAAN HUKUM 1 TERMODINAMIKA

1. Pada proses isobarik (tekanan tetap) ® DP = 0; sehingga,
   
   DW = P . DV = P (V₂ - V₁) ® P. DV = n .R DT

DQ = n . Cp . DT	® maka Cp = 5/2 R (kalor jenis pada tekanan tetap)
DU-= 3/2 n . R . DT

2. Pada proses isokhorik (Volume tetap) ® DV =O; sehingga,
   
   DW = 0 ® DQ = DU

DQ = n . Cv . DT	® maka Cv = 3/2 R (kalor jenis pada volume tetap)
AU = 3/2 n . R . DT

3. Pada proses isotermik (temperatur tetap): ® DT = 0 ;sehingga,
   
   DU = 0 ® DQ = DW = nRT ln (V₂/V₁)

3. Pada proses adiabatik (tidak ada pertukaran kalor antara sistem dengan sekelilingnya)® DQ = 0 Berlaku hubungan::
   
   PV^g = konstan ® g = C_p/C_v ,disebut konstanta Laplace
4. Cara lain untuk menghitung usaha adalah menghitung luas daerah di bawah garis proses.
5. Usaha pada proses a ® b adalah luas abb*a*a
   
   Perhatikan perbedaan grafik isotermik dan adiabatik ® penurunan adiabatik lebih curam dan mengikuti persamaan PV^g= C.
   
   Jadi:
   1. jika DP > DV, maka grafik adiabatik.
   2. jika DP = DV, maka grafik isotermik.

Catatan:

1. Jika sistem menerima panas, maka sistem akan melakukan kerja dan energi akan naik. Sehingga DQ, DW ® (+).
2. Jika sistem menerima kerja, maka sistem akan mengeluarkan panas dan energi dalam akan turun. Sehingga DQ, DW ® (-).
3. Untuk gas monoatomik (He, Ne, dll), energi dalam (U) gas adalah
   
   U = E_k = 3/2 nRT ® g = 1,67
4. Untuk gas diatomik (H₂, N₂, dll), energi dalam (U) gas adalah

Suhu rendah (T £ 100ºK)	U = Ek = 3/2 nRT	® g = 1,67	® Cp-CV=R
Suhu sedang	U = Ek =5/2 nRT	® g = 1,67
Suhu tinggi (T > 5000ºK)	U = Ek = 7/2 nRT	® g = 1,67

Tidak mungkin membuat suatu mesin yang bekerja secara terus-menerus serta rnengubah semua kalor yang diserap menjadi usaha mekanis.

T1 > T2, maka usaha mekanis: W = Q1 - Q2 h = W/Q1 = 1 - Q2/Q1 = 1 - T2/T1

T₁ = reservoir suhu tinggi
T₂ = reservoir suhu rendah
Q₁ = kalor yang masuk

Q₂ =kalor yang dilepas 
W = usaha yang dilakukan
h = efesiensi mesin

Untuk mesin pendingin: h = W/Q2 = Q1/Q2 -1 = T1/T2 - 1 Koefisien Kinerja = 1/h

MESIN CARNOT

Dalil : Dari semua motor yang bekerja dengan menyerap kalor dari reservoir T1 dan melepaskan kalor pada reservoir T2 tidak ada yang lebih efisien dari motor Carnot.

BC ; DA = adiabatic AB ; CD = isotermik

Mesin Carnot terdiri atas 4 proses, yaitu 2 proses adiabatik dan 2 proses isotermik. Kebalikan dari mesin Carnot merupakan mesin pendingin atau lemari es. Mesin Carnot hanya merupakan siklus teoritik saja, dalam praktek biasanya digunakan siklus Otto untuk motor bakar (terdiri dari 2 proses adiabatik dan 2 proses isokhorik) dan siklus diesel untuk mesin diesel (terdiridari 2 proses adiabatik, 1 proses isobarik dan 1 proses isokhorik).