HUKUM 1 TERMODINAMIKA

 

Apasih Termodinamika itu???

Termodinamika adalah ilmu pengetahuan eksperimental yang didasarkan pada beberapaa azas yang merupakan generalisasi yang dibuat dari pengalaman. Dalam termodinamika, perhatian ditujukan pada bagian dalam suatu sistem. Termodinamika mencakup dua konsep, yaitu konsep termal atau kalor dan konsep dinamika atau mekanika. Jadi termodinamika mempelajari hubungan antara usaha mekanis dan bentuk-bentuk energi lainnya, termasuk aliran kalor dan perubahan energi dalam suatu sistem. Termodinamika hanya mempelajari besaran-besaran makroskopik yang menggambarkan sifat-sifat zat yang berukuran besar. Besaran-besaran makroskopik seperti Tekanan (p), Volume (V),Temperatur (∅) dan Energi Internal (U) disebut dengan koordinat-koordinat makroskopik. Koordinat-koordinat makroskopik ini tidak memerlukan asumsi-asumsi khusus mengenai struktur zat, dan hanya beberapa koordinat yang diperlukan untuk menggambarkan sifat makroskopik zat. 

Apakah kamu sudah mengerti???😁

Yuk kita melanjutkan pembahasan materi kita...  😎😎

1. Usaha pada Berbagai Proses Termodinamika
   Beberapa proses dalam termodinamika antara lain, proses isotermal, proses isokhorik, proses isobarik, dan proses adiabatik.
   
   
   
   
   • Proses Isotermal
     Proses isotermal adalah proses perubahan keadaan sistem pada P1 suhu tetap (Gambar 1.1). Proses ini mengikuti hukum Boyle, yaitu : PV = konstan. Untuk menghitung usaha yang dilakukan oleh sistem,  kita tentukan dahulu persamaan tekanan sebagai fungsi volume berdasarkan persamaan keadaan gas ideal yaitu :
     
     

     

     
     

     
     

     

     (Gambar 1.1 Proses Isotermal) 
      
     dengan menggunakan rumus umum usaha yang dilakukaan oleh gas,diperoleh :
   
   
   

 

• Proses isokhorik

         Proses isokhorik adalah proses  perubahan keadaan sistem pada  volume tetap (Gambar 1.2). Karena gas tidak mengalami perubahan volume, maka usaha  yang dilakukan oleh gas sama nol.

   

  

                                                          (Grafik 1.2 Proses Isokhorik)

  
  

  
  

  • Proses adiabatik
  Proses adiabatik adalah proses perubahan keadaan sistem tanpa adanya kalor yang masuk ke atau keluar dari sistem (gas), yaitu Q = 0 (Gambar 1.3). Kurva adiabatik lebih curam disbanding kurva isotermal. (Grafik 1.3)
  
  
  menunjukkan bahwa pada proses  adiabatik terjadi perubahan suhu, Proses isothermal tekanan, dan volume. Proses ini mengikuti rumus Poisson sebagai T1 berikut.
  
  
   
  (Grafik 1.3 proses adiabatik)
  
  
  
  
  
  
  
  
  dengan
  
  
  ᵞ > 1, merupakan hasil perbandingan kapasitas kalor gas pada tekanan tetap CP dan kapasitas kalor pada volume tetap CV . Besaran disebut konstanta Laplace.
  
  
  
  Usaha yang dilakukan oleh sistem (gas) hanya mengubah energi dalam, sebab sistem tidak menerima ataupun melepas kalor. Besarnya usaha yang dilakukan oleh sistem dapat ditentukan dengan menerapkan Persamaan (1.3) sehingga menghasilkan hubungan sebagai berikut.
  
  
  
  Selain itu, dengan menggunakan hukum termodinamika I (akan dibahas kemudian), usaha yang dilakukan oleh gas pada proses adiabatik juga dapat dinyatakan sebagai berikut :
  
  
  
  
  
  
  
  Apabila keadaan awal dan keadaan akhir dari suatu proses adiabatik diketahui, usaha yang dilakukan oleh gas pada proses adiabatik tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan (1.) atau (1. ). Proses adiabatik sangat penting dalam bidang rekayasa. Beberapa contoh proses adiabatic adalah pemuaian gas panas dalam suatu mesin diesel, pemuaian gas cair dalam system pendingin, dan langkah kompresi dalam mesin diesel.
  
  
  
  
  Hukum I Termodinamika
             Aliran kalor atau kerja (usaha) yang dialami oleh suatu sistem dapat menyebabkan system tersebut memperoleh atau kehilangan energi, tetapi secara keseluruhan energi itu tidak ada yang hilang, energi tersebut hanya mengalami perubahan. Berdasarkan hukum kekekalan energy tersebut, hukum I termodinamika dirumuskan sebagai berikut: Untuk setiap proses, apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka selisih energi, Q – W, sama dengan perubahan energi dalam U dari sistem :
  
  
  
  
  
  Perjanjian tanda untuk Q dan W (Gambar 1.) adalah sebagai berikut :
  - Jika sistem melakukan usaha, nilai W bertanda positif,
  - Jika sistem menerima usaha, nilai W bertanda negatif
  
  
  - Jika sistem menerima kalor, nilai Q bertanda positif,
  - Jika sistem melepas kalor, nilai Q  bertanda negatif
  
  
  
  Gambar 1.1 Perjanjian tanda untuk W dan Q 
  
  
  
  
  
  
  Perubahan Energi Dalam
         Energi dalam suatu gas merupakan ukuran langsung dari suhu. Karena itu perubahan energi dalam U hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir, tidak tergantung pada proses bagaimana keadaan sistem berubah. Untuk gas monoatomik dengan derajat kebebasan f = 3, perubahan energi dalam dapat dihitung sebagai berikut.
  
  
  
  
  
  
  
   Hukum 1 Temodinamika pada proses-proses Termodinamika
  
  
  Proses isotermal
  
  
       Pada proses isotermal tidak terjadi perubahan suhu ( ΔT = 0) sehingga perubahan energi dalam ΔU = U2 – U1 = 3/2 nR( ΔT) = 0.
  Usaha yang dilakukan oleh gas sesuai dengan Persamaan (1.), yaitu
              W = nRT In V2/V1
  Penerapan hukum I termodinamika menghasilkan :
          Q =     U + W = 0 + W = W
                    Q = W = nRT In V2/V1
  
  
  
  
  Persamaan diatas menyatakan bahwa kalor yang diberikan kepada suatu sistem pada suhu tetap seluruhnya digunakan untuk melakukan usaha luar.
  
  
  • Proses Isobarik
  •    
  •      Proses isobarik adalah proses Perubahan keadaan sistem pada tekanan tetap dibawah Usaha yang dilakukan oleh gas adalah sesuai dengan Persamaan dibawah, yaitu
    
    

     

    
    

    
    

    
    

    
    

    

    
    

    
    

    
    

                                  Gambar 1.5 Proses isobarik
  
  
  
  
  Proses Isokhorik
            Pada proses isokhorik tidak terjadi perubahan volume (ΔV= 0) sehingga usaha luar W = P(ΔV) = 0. Perubahan energi dalam sesuai dengan Persamaan diatas , yaitu = 3/2 nR(ΔT). Penerapan hukum I termodinamika menghasilkan 
                 Q = ΔU =3/2 nR(ΔT)
  
  Persamaan diatas menyatakan bahwa kalor yang diberikan kepada suatu sistem pada volume
  tetap seluruhnya disunakan untuk menaikkan energi dalam sistem
  
  
  
  
  Proses Isobarik
       Pada proses isobarik tidak terjadi perubahan tekanan. Penerapan Hukum I Termodinamika menghasilkan
   
  
  
                                 Q =  Δ U + W =  (ΔU + P(ΔV) 
  
  
  Proses Adiabatik
  Pada proses adiabatik tidak terjadi aliran kalor dengan lingkungan (Q=0). Perubahan energy dalam sama dengan      U = 3/2nR(T2 – T1). Penerapan Hukum 1 Termodinamika menghasilkan  
  Q =   ΔU + W atau 0 =   ΔU + W
  W = - Δ U = -3/2 nR(T2 – T1)
  
  
  menjadi 
  W = 3/2 nR(T2 – T1)
  
  mari kita melihat video dibawah ini :)
  

  
  

  
  
  
  
  
  
  Demikianlah materi Fisika kita hari ini,jika kamu ingin mengerjakan soal latihan,silahkan kunjungi Link 
  
  
  https://mail.google.com/mail/u/0/#inbox/FMfcgxvzLhZWMRTjdWCHTxMtHxfTcNGb