TERMODINAMIKA

TERMODINAMIKA

 adalah ilmu yang mempelajari perubahan kalor menjadi kerja dan segala hubungannya dengan sifat-sifat sistem yang ditinjau.

Kalor dan diubah dalam berbagai macam kerja seperti :

1. Kerja mekanis
2. kerja Elektrik dll

beberapa contoh yang menggunakan prinsip termodinamika : motor bakar, pemanas tenaga surya, pemanas/pendingin udara dll

ENERGI

Kemampuan melakukan kerja atau perubahan, tidak dapat diciptakan atau dihilangkan, hanya dapat dirubah bentuknya. Pembagian Energi

1. Energi Tersimpan

–         Energi kinetic

–         Energi Potensial

–         Energi Dalam

–         Energi Kimia

1. Energi dalam perubahan

–         Panas

–         Kerja

SISTEM

Istilah sistem dalam hal ini dapat diartikan sebagai kumpulan dari beberapa substansi yang berada dalam suatu batas yang ditentukan.

Sistem dapat berupa kumpulan zat seperti air dalam botol,gas dalam tabung.Atausystem juga dapat didefinisikan sebagai daerah dalam ruang,semisal ruangan dalam tabung dengan segala isi yang terdapat didalamnya.

Sistem tertutup : tidak ada perpindahan massa missal Gas dalam tangki

Sistem terbuka : ada perpindahan massa missal Boiler

 Boundari (batas system) :         – Fixed (tetap) missal lapisan tangki yang berisi gas

                                                – Elastic (mengalami perubahan) Misal Silinder + piston

LINGKUNGAN

Adalah segala hal yang berada diluar batas system yang telah ditentukan yang dapat atau mungkin mempengaruhi sitem

Contoh :

Peristiwa perubahan air menjadi uap (penguapan) pada saat mendidihkan air

Sitemnya adalah : air yang akan berubah wujud menjadi uap

Batas system   :  nilai batas suhu penguapan,berapa volume air yang akan menguap

Lingkungan     : suhu udara disekitar proses penguapan

LINTASAN PERUBAHAN KEADAAN

Sederetan perubahan pada system jika dibandingkan antara keadaan awal dan keadaan akir

KESEIMBANGAN

Suatu system bisa dikatakan dalam keadaan seimbang apabila antara system dan lingkungan dalam keadan stabil,tidak terjadi perubahan lebih lanjut.

Permisalan : Segelas air es apabila dicampur dengan segelas air mendidih, maka masing-masing air akan mengalami perubahan suhu.Es akan mencair ( naik suhunya),sebaliknya air mendidih akan menjadi lebih dingin (suhunya turun).sampai akirnya tercipta suhu bersama.Suhu inilah titik keseimbangan.

Perubahan lebih lanjut terjadi karena ada penyebab dari luar yang memaksa.

KEADAAN /STATE

Adalah kondisi system yang dapat dinyatakan oleh sifat-sifatnya

PROSES

Adalah cara bagaimana lintasan peristiwa terjadi pada system.proses hanya digambarkan dengan sifat-sifat system atau hubungan fungsi antara sifat-sifat tersbut.

Sifat system hanya tergantung dari keadaan system dan tidak tergantung bagaimanakeadaan tersebut dicapai

SIFAT / PROPERTI

Sifat adalah karakteristik yang dapat diukur langsung atau tidak langsung ketika system dalam keseimbangan atau dekat dengan keseimbangan

Misal : Volume, berat, suhu, kekentalan dll

Sifat dapat dibedakan dalam dua jenis

1. sifat intensif : sifat zat/materi yang tidak tergantung pada jumlah massanya dalam batas system

Contoh  : Berat jenis, volume jenis, kalor jenis,tekanan

1. sifat ekstensif : sifat materi yang berhubungan langsung / berbanding lurus dengan massa system.

Contoh : Volume, berat

System termodinamika dapat berada dalam

Satu Fase : Cair saja, padat saja, gas saja.

Dua Fase : Air + uap air , udara + debu

Tiga fase : Air + uap air + es

Contoh diatas menunjukan bahwa system termodinamis bisa berada pada lebih dari satu komponen.

Sistem termodinamika juga dapat dikategorikan dalam 2 jenis

1. System homogen : komponen dan fasenya merata pada seluruhvolumenya.misal : kopi manis, walau terdiri dari tiga macam material yaitu kopi,air dan gula namun bila diaduk merata diseluruh volumenya maka bisa dikatakan homogen

2.System heterogen : tidak homogen.contoh minyak goreng mengendap,walau satu jenis material namun fasenya tidak merata disetiap volumenya maka dikatakan system heterogen

Komposisi : jumlah relative (perbandingan) zat-zat yang ada dalam system

Zat murni : system yang terdiri dari satu macam zat yang homogen fasenya dan stabil secara kimia

HUKUM TERMODINAMIKA

Hukum Pertama : Kekekalan energi

Energi adalah lestari,tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan

Hukum Kedua : Konsep entropi.Dengan konsep entropi kemungkinan atau kemustahilan suatu proses dapat ditentukan.Proses yang menghasilkan entropi dimungkinkan dapat berlangsung, sebaliknya proses yang menghilangkan entropi mustahil terjadi

BEBERAPA BESARAN PENTING DALAM TERMODINAMIKA

TEKANAN ( P )

 Tekanan termasuk sebagai sifat intensif.Tidak dapat dibagi-bagi atau dilipatkan

Tekanan = Gaya per satuan luas 

 F = Gaya

A = Luas

Satuan tekanan inggris= Psi

1 Atm = 1 kg / cm2   = 0.98 bar  mendekati 1 bar

1 in.hg = 0.4912 psi

Satuan international (SI) = Pascal (pa)

1 pascal = 1 N/cm2

1 bar     = 100000 Pa = 10 N/m2 = 1 Atm.

Cara menyatakan Tekanan Dari alat pengukur tekanan

                    P   =  P   –  P

 Besaran lain yang sejenis dengan tekanan adalah Tegangan

Tegangan ( τ )               : dalam system mekanis

GGL : δW = -εdθ                    : dalam system listrik

Kuat medan : δW = -K.dJ        : dalam satuan magnetic

           

VOLUME ( V )

Volume termasuk sifat ekstensiv, bisa dibagi ataupun dilipatkan

BERAT ( W )

Berat termasuk sifat ekstensif

 W = M. g

M : massa

G : gravitasi = 32,16 ft/sec2 = 9,81 m/s2

KERJA (W)

Kerja adalah energi yang dikeluarkan untuk memindahkan partikel dalam jaraktertentu.kerja yang dihasilkan oleh gaya sebanding dengan pertambahan energi kinetic partikel tersebut.

Energi kinetic adalah energi tersimpan dalam partikel yang mengalami perubahan kecepatan.

Kerja luar : kerja yang dilakukan oleh system kepada  lingkungan

Kerja mekanik seperti penarikan / penekanan kawat

dW =  – F.dL.  tanda (-) untuk gaya tarik, kawat akan mengalami perlawan karena gaya tarik.

W = F. dX.cosθ           F: Gaya       dX : jarak perpindahan          θ : sudut antara F dan X

Ek : energi Kinetik        M : Massa        V : Kecepatan

 W = F. dX =    

Tekanan (P) = F/A       F=P.A             A : luas penampang

W = P.A.dX, sedangkan A.dx = dV ( perubahan volume )

Maka kerja bisa dituliskan dalam formula W = P.dV. rumus ini berlaku untuk kondisi system tertutup (massa tetap).Misal; proses pada system piston motor bakar.

dV > 0  →  kerja expansi (volume membesar)

dV < 0 →  kerja kompresi (volume mengecil)

                                   

SUHU

Macam-macam pengukur suhu

Thermometer air raksa (pemuaian Hg)

Termometer gas (hubungan antara P tekanan, Volume, dan suhu )

Thermometer Hambatan (hubungan tahanan (R) logam

Termokopel (hubungan antara kalor dengan GGL)

  

KALOR (Q)

Adalah energy yang berpindah apabila beberapa benda beda suhudikontakan.kalor tidak tersimpan dalam benda.

Dalam termodinamika perlu dipelajari

1. perubahan apa yang terjadi pada sifat benda bila ia melepas / menerima kalor
2. apakah ada batas terendah / tertinggi suhu suatu benda

ketentuan :

kalor yang dikeluarkan oleh system yang ditinjau  :  bernilai minus ( – )

kalor yang diisap oleh system                         :  bernilai plus   ( + )

Satuan kalor ;

BTU (Inggris) : banyaknya kalor untuk menaikan suhu air dengan massa 1 lb senilai 1 Fahrenheit pada suhu 68 F,tekanan atkosfer standart

Calorie             : banyaknya kalor untuk menaikkan suhu air 1 gram senilai 1 celcius pada suhu 15 C,tekanan atmosfer standart

1 Joule             = 1 N.m = 1 watt.dt = 1 kgm2/dt2

1 KWH            = 3,6 megajoule

1 e.v (electron Volt ) = 1,60219. (10)pangkat-19 Joule

1 kilo calorie     = 4,2 kilo joule

1 Btu                = 252 kalori     = 1055 joule

Besarnya kalor yang dipindahkan tergantung lintasan perubahan lintasan

Adiabatik : apabila dalam proses, antara system dan lingkungan tidak terjadi perpindahan kalor

Panas jenis : jumlah kalor yang diperlukan untuk mengadakan perubahan kalor persatuan berat ( C ) = dq / m

Untuk air panas jenis = 1 btu / lb Fahreinhet

Panas laten : kalor yang diperlukan untuk merubah struktur fisik zat pada suhu konstan

Contoh : panas penguapan, panas pencairan dll

DAYA ( POWER P)

 Daya adalah laju perpindahan energi.Atau kata lain banyaknya pemakaian energi dalam suatu proses dari kondisi awal sampai akir.

ENERGI DALAM ( U )

 E = EK + EP + U

E : Energi total system

EK : Energi kinetic

EP : Energi potensial

U : Energi Dalam

KESEIMBANGAN TERMAL

Bila suatu system berada dalam keseimbangan termal maka suhu keduanya sama.Satuan untuk suhu adalah Celcius,Kelvin,reamur dan Fahrenheit.

sumber : https://remonlapisa.wordpress.com/2009/06/02/materi-termodinamika-bab-i/