5. kalor & hk termo
Transcript of 5. kalor & hk termo
Fisika Umum (MA-301)
TopikTopik harihari iniini
Kalor
dan
Hukum Termodinamika
KalorKalor
HukumHukum KeKe NolNol TermodinamikaTermodinamika
Jika benda A dan B secara terpisah beradadalam kesetimbangan termal dengan bendaketiga C, maka A dan B dalam kesetimbangantermal satu sama lain
Memungkinkan untuk memperkenalkan konsep temperatur
SkalaSkala TemperaturTemperatur
►►TermometerTermometer dapatdapat didi kalibrasikalibrasi dengandengan
menempatkannyamenempatkannya dalamdalam kontakkontak termaltermal
dengandengan suhusuhu lingkunganlingkungan yang yang dijagadijaga
konstankonstan..
�� LingkunganLingkungan bisabisa berupaberupa campurancampuran eses dan air dan air
dalamdalam kesetimbangankesetimbangan termaltermal
�� JugaJuga bisabisa digunakandigunakan air dan air dan uapuap dalamdalam
kesetimbangankesetimbangan termaltermal
SkalaSkala Celsius Celsius
►►SuhuSuhu daridari campurancampuran eses dan air dan air ditetapkanditetapkanpadapada 0º C0º C
�� NilaiNilai iniini adalahadalah titiktitik bekubeku airair
►►SuhuSuhu campurancampuran air dan air dan uapuap ditetapkanditetapkan padapada100º C100º C�� NilaiNilai iniini adalahadalah titiktitik didihdidih airair
►►SelangSelang antaraantara titiktitik--titiktitik iniini dibagidibagi menjadimenjadi100 100 bagianbagian
SkalaSkala KelvinKelvin
►►KetikaKetika tekanantekanan gas gas menujumenuju nolnol, , suhunyasuhunya
adalahadalah ––273.15273.15º Cº C
►►SuhuSuhu iniini disebutdisebut nolnol mutlakmutlak
►►TitikTitik iniini merupakanmerupakan titiktitik nolnol daridari skalaskala KelvinKelvin
�� ––273.15273.15º C = 0 Kº C = 0 K
►►UntukUntuk mengubahmengubah: : TTC C = T= TKK –– 273.15273.15
BeberapaBeberapa SuhuSuhu
KelvinKelvin
►► BeberapaBeberapa mewakilimewakili
suhusuhu Kelvin Kelvin
►► CatatanCatatan, , skalaskala iniini
logaritmiklogaritmik
►► NolNol mutlakmutlak tidaktidak
pernahpernah tercapaitercapai
SkalaSkala FahrenheitFahrenheit
►►SkalaSkala yang yang banyakbanyak digunakandigunakan dalamdalam USAUSA
►►SuhuSuhu titiktitik bekubeku adalahadalah 3232ºº
►►SuhuSuhu titktitk didihdidih adalahadalah 212212ºº
►►TitiknyaTitiknya dibagidibagi menjadimenjadi 180 180 bagianbagian
PerbandinganPerbandingan SkalaSkala SuhuSuhu
273.15
932
5
9
5
C K
F C
F C
T T
T T
T T
= −
= +
∆ = ∆
PemuaianPemuaian TermalTermal
►► PemuaianPemuaian termaltermal sebuahsebuah bendabenda adalahadalahkonsekuensikonsekuensi daridari perubahanperubahan jarakjarak ratarata--rata rata antaraantaraatom atom atauatau molekulmolekul
►► PadaPada suhusuhu kamarkamar, , molekulmolekul bervibrasibervibrasi dengandenganamplitudoamplitudo yang yang kecilkecil
►► DenganDengan pertambahanpertambahan suhusuhu, , amplitudoamplitudo pun pun bertambahbertambah�� Hal Hal iniini menyebabkanmenyebabkan seluruhseluruh bagianbagian bendabenda memuaimemuai
PemuaianPemuaian Linier (Linier (LuasLuas, Volume), Volume)
►► UntukUntuk perubahanperubahan suhusuhu yang yang kecilkecil
►► KoefisienKoefisien pemuaianpemuaian linier, linier, αα, , bergantungbergantung padapada
bahanbahan
►► DalamDalam duadua dimensidimensi ((luasluas pemuaianpemuaian))
►► dan dan dalamdalam tigatiga dimensidimensi (volume (volume pemuaianpemuaian))
tLL o ∆=∆ α
αγγ 2, =∆=∆ tAA o
αααα====ββββ∆∆∆∆ββββ====∆∆∆∆ 3padatzat untuktVV o ,
ContohContoh
Sebuah kabel telepon yang terbuat dari tembaga memilikipanjang 35.0 m pada musim dingin ketika temperaturnya–20.0°C. Berapa pertambahan panjangnya ketika beradadalam musim panas yang temperaturnya 35.0°C? Asumsikan koefisien muai panjang konstan.
AnomaliAnomali AirAir
►► PadaPada saatsaat suhusuhu air air meningkatmeningkat daridari 00ºC ºC sampaisampai 4 ºC, air 4 ºC, air
menyusutmenyusut dan dan kerapatannyakerapatannya bertambahbertambah
►► DiatasDiatas 4 ºC, air 4 ºC, air menunjukanmenunjukan pemuaianpemuaian yang yang sesuaisesuai dengandengan
peningkatanpeningkatan suhusuhu
►► KerapatanKerapatan maksimummaksimum daridari air air adalahadalah 1000 kg/m1000 kg/m33 padapada 4 ºC 4 ºC
EnergiEnergi dalamdalam ProsesProses TermalTermal
EnergiEnergi Internal vs. Internal vs. KalorKalor
►► EnergiEnergi internalinternal, U, , U, adalahadalah energienergi yang yang diasosiasikandiasosiasikan dengandengan komponenkomponen mikroskopikmikroskopik daridarisistemsistem�� TermasukTermasuk energienergi kinetikkinetik dan dan potensialpotensial diasosiasikandiasosiasikandengandengan gerakgerak translasitranslasi, , rotasirotasi dan dan vibrasivibrasi acakacak daridariatom atom atauatau molekulmolekul
�� JugaJuga termasuktermasuk energienergi potensialpotensial interaksiinteraksi antarantar molekulmolekul
►► KalorKalor adalahadalah energienergi yang yang ditransferditransfer antaraantara sistemsistemdan dan lingkunganlingkungan karenakarena perbedaanperbedaan suhusuhu antaraantarakeduanyakeduanya�� SimbolSimbol kalorkalor adalahadalah QQ
SatuanSatuan daridari KalorKalor
►► KaloriKalori
�� SebuahSebuah satuansatuan historishistoris, , sebelumsebelum hubunganhubungan antaraantaratermodinamikatermodinamika dan dan mekanikamekanika dikenaldikenal
�� SatuSatu kalorikalori adalahadalah jumlahjumlah energienergi yang yang diperlukandiperlukan untukuntukmenaikkanmenaikkan suhusuhu 1 gram air 1 gram air daridari 14.5° C 14.5° C menjadimenjadi 15.5° C .15.5° C .
►►SatuSatu KaloriKalori ((kalorikalori makananmakanan) ) adalahadalah 1000 1000 kalkal
►► JouleJoule
�� 1 1 kalkal = 4,186 J= 4,186 J
�� IniIni dinamakandinamakan KalorKalor EkivalenEkivalen MekanikMekanik
►► BTUBTU (US Customary Unit)(US Customary Unit)
�� BTU BTU singkatansingkatan daridari British Thermal UnitBritish Thermal Unit
�� SatuSatu BTUBTU adalahadalah energienergi yang yang diperlukandiperlukan untukuntuk menaikkanmenaikkansuhusuhu 1 1 ponpon (lb) air (lb) air daridari 63° F 63° F menjadimenjadi 64° F 64° F
�� 1 BTU = 252 1 BTU = 252 kalkal = 1,054 kJ= 1,054 kJ
KaloriKalori ((kalkal))CGSCGS
SatuanSatuan
BTU (BTU (btubtu))USA & UKUSA & UK
Joule (J)Joule (J)SISI
KalorKalor JenisJenis
►► SetiapSetiap zatzat memerlukanmemerlukan sejumlahsejumlah energienergi per per satuansatuan
massamassa yang yang berbedaberbeda untukuntuk mengubahmengubah suhunyasuhunya
sebesarsebesar 11° C° C
�� BerbandingBerbanding luruslurus dengandengan massamassa ((jadijadi, per , per satuansatuan
massamassa))
►► KalorKalor JenisJenis, c,, c, daridari suatusuatu zatzat adalahadalah ukuranukuran daridari
jumlahjumlah iniini
Tm
Qc
∆=
Kalori/gKalori/g °C (°C (kal/gkal/g °C )°C )CGSCGS
SatuanSatuan
Joule/kg °C (J/kg °C)Joule/kg °C (J/kg °C)SISI
CatatanCatatan: : KalorKalor dan dan KalorKalor JenisJenis
►►Q = m c ∆TQ = m c ∆T
�� ∆T ∆T adalahadalah suhusuhu akhirakhir dikurangidikurangi suhusuhu awalawal
�� KetikaKetika suhusuhu naiknaik, ∆T dan , ∆T dan ∆Q ∆Q adalahadalah positifpositif
makamaka energienergi masukmasuk keke sistemsistem
�� KetikaKetika suhusuhu turunturun, ∆T dan , ∆T dan ∆Q ∆Q adalahadalah
negatifnegatif makamaka energienergi keluarkeluar sistemsistem
KonsekuensiKonsekuensi daridari PerbedaanPerbedaan
KalorKalor JenisJenis►► AirAir memilikimemiliki kalorkalor jenisjenisyang yang lebihlebih tinggitinggidibandingkandibandingkan daratandaratan
►► PadaPada harihari yang yang panaspanas, , udaraudara didi atasatas daratandaratanpanaspanas lebihlebih cepatcepat
►► UdaraUdara panaspanas mengalirmengalirkeke atasatas dan dan udaraudarayang yang dingindingin bergerakbergerakmenujumenuju pantaipantai
CkgJc
CkgJc
OH
Si
o
o
4186
700
2=
=
Apa yang terjadi pada malam hari?
AirPantai
PertanyaanPertanyaan
Apa yang terjadi pada malam hari?
a. samab. kebalikanc. bukan keduanya
Bagaimana menentukan kalor jenis?
AirPantai
KalorimeterKalorimeter
►►Cara Cara untukuntuk menentukanmenentukan kalorkalor jenisjenis suatusuatu
zatzat dinamakandinamakan KalorimetriKalorimetri
►►KalorimeterKalorimeter adalahadalah sebuahsebuah wadahwadah yang yang
terbuatterbuat daridari bahanbahan isolator yang isolator yang baikbaik yang yang
memungkinkanmemungkinkan kesetimbangankesetimbangan termaltermal
terjaditerjadi antaraantara zatzat tanpatanpa adanyaadanya energienergi
yang yang hilanghilang keke lingkunganlingkungan
KalorimetriKalorimetri
►► AnalisisAnalisis yang yang dilakukandilakukan dengandengan menggunakanmenggunakan
kalorimeterkalorimeter
►► KekekalanKekekalan energienergi diaplikasikandiaplikasikan padapada sistemsistem tertutuptertutup
►► EnergiEnergi yang yang keluarkeluar daridari zatzat yang yang lebihlebih panaspanas sama sama
dengandengan energienergi yang yang diserapdiserap oleholeh airair
QQpanaspanas = = --QQdingindingin
MetodeMetode Transfer Transfer KalorKalor
►►DiperlukanDiperlukan untukuntuk mengetahuimengetahui lajulaju energienergiyang yang ditransferditransfer
►►DiperlukanDiperlukan untukuntuk mengetahuimengetahui mekanismemekanismeyang yang bertanggungjawabbertanggungjawab padapada prosesprosestransfertransfer
►►MetodenyaMetodenya meliputimeliputi
�� KonduksiKonduksi
�� KonveksiKonveksi
�� RadiasiRadiasi
1. 1. KonduksiKonduksi
►►ProsesProses transfer transfer dapatdapat ditinjauditinjau padapada skalaskala
atomatom
�� PertukaranPertukaran energienergi antaraantara partikelpartikel--partikelpartikel
mikroskopikmikroskopik akibatakibat tumbukantumbukan
�� PartikelPartikel yang yang energinyaenerginya lebihlebih rendahrendah
memperolehmemperoleh tambahantambahan energienergi selamaselama prosesproses
tumbukantumbukan daridari partikelpartikel yang yang energinyaenerginya lebihlebih
besarbesar
►►LajuLaju konduksikonduksi bergantungbergantung padapada sifatsifat zatzat
ContohContoh konduksikonduksi
►► VibrasiVibrasi molekulmolekul disekitardisekitar
posisiposisi kesetimbangankesetimbangan
►► PartikelPartikel yang yang lebihlebih dekatdekat
dengandengan apiapi bervibrasibervibrasi
dengandengan amplitudoamplitudo yang yang
lebihlebih besarbesar
►► MenumbukMenumbuk partikelpartikel
tetanggatetangga dan dan mentransfermentransfer
energienergi
►► AkhirnyaAkhirnya, , energienergi menjalarmenjalar
keke seluruhseluruh batangbatangKonduksiKonduksi dapatdapat terjaditerjadi hanyahanya jikajikaterdapatterdapat perbedaanperbedaan suhusuhu antaraantara duaduabagianbagian daridari medium medium pengkonduksipengkonduksi
KonduksiKonduksi ((lanjutanlanjutan))
►► PadaPada lempenganlempengan
memungkinkanmemungkinkan energienergi
mengalirmengalir daridari daerahdaerah
bersuhubersuhu tinggitinggi keke
daerahdaerah yang yang bersuhubersuhu
lebihlebih rendahrendah
L
TTkA
t
QP ch −
==
Aliran kalor Konduktivitas termal
KonduksiKonduksi ((lanjutanlanjutan))
►► A A adalahadalah luasluas penampangpenampang
►► L = ∆x L = ∆x adalahadalah ketebalanketebalan lempenganlempengan atauatau
panjangpanjang batangbatang
►► P P dalamdalam Watt, Q Watt, Q dalamdalam Joule dan t Joule dan t dalamdalam
sekonsekon
►► k k adalahadalah konduktivitaskonduktivitas termaltermal daridari materialmaterial
�� KonduktorKonduktor yang yang baikbaik memilikimemiliki nilainilai k yang k yang tinggitinggi
dan dan isulatorisulator yang yang baikbaik memilikimemiliki nilainilai k yang k yang rendahrendah
2. 2. KonveksiKonveksi
►►Transfer Transfer energienergi akibatakibat pergerakanpergerakan daridari zatzat
�� KetikaKetika pergerakanpergerakan dihasilkandihasilkan daridari perbedaanperbedaan
kerapatankerapatan, , disebutdisebut konduksikonduksi alamialami
�� KetikaKetika pergerakanpergerakan didorong/dipaksadidorong/dipaksa oleholeh
““gayagaya”, ”, disebutdisebut konveksikonveksi terpaksaterpaksa
ContohContoh konveksikonveksi
►► UdaraUdara didi atasatas apiapi
dipanaskandipanaskan dan dan
mengembangmengembang
►► KerapatanKerapatan udaraudara
menurunmenurun
►►MassaMassa daridari udaraudara
memanasimemanasi tangantangan
►► AplikasiAplikasi::
�� RadiatorRadiator
�� MesinMesin pendinginpendingin mobilmobil
3. 3. RadiasiRadiasi
►►RadiasiRadiasi tidaktidak memerlukanmemerlukan kontakkontak fisikfisik
►►SemuaSemua bendabenda meradiasikanmeradiasikan energienergi secarasecarakontinukontinu dalamdalam bentukbentuk gelombanggelombangelektromagnetikelektromagnetik akibatakibat daridari vibrasivibrasi termaltermalmolekulmolekul
►►LajuLaju radiasiradiasi diberikandiberikan oleholeh HukumHukum StefanStefan
ContohContoh RadiasiRadiasi
►► GelombangGelombang elektromagnetikelektromagnetik membawamembawa energienergi
daridari apiapi keke tangantangan
►► TidakTidak adaada kontakkontak fisikfisik yang yang diperlukandiperlukan
AplikasiAplikasi daridari RadiasiRadiasi
►► PakaianPakaian
�� KainKain hitamhitam merupakanmerupakan absorperabsorper yang yang baikbaik
�� KainKain putihputih merupakanmerupakan reflektorreflektor yang yang baikbaik
►► TermograpiTermograpi
�� JumlahJumlah energienergi yang yang diradiasikandiradiasikan oleholeh bendabenda dapatdapat
diukurdiukur menggunakanmenggunakan termograptermograp
►► SuhuSuhu BadanBadan
�� TermometerTermometer radiasiradiasi mengukurmengukur intensitasintensitas daridari radiasiradiasi
infra infra merahmerah daridari gendanggendang telingatelinga
PertanyaanPertanyaan
Penggunaan sekat fiberglas di dinding luar sebuah gedungdimaksudkan untuk meminimalisasi transfer kalor yang melalui proses….
a. konduksib. radiasic. konveksid. penguapan
PenghambatPenghambat Transfer Transfer EnergiEnergi
►► TermosTermos
►► DidisainDidisain untukuntuk meminimalisasimeminimalisasitransfer transfer energienergi
►► RuangRuang antaraantara dindingdinding--dindingdinding didikosongkankosongkan untukuntuk mengurangimengurangikonduksikonduksi dan dan konveksikonveksi
►► PermukaanPermukaan perakperak untukuntukmengurangimengurangi radiasiradiasi
►► UkuranUkuran leherleher termostermos didi reduksireduksi
PemanasanPemanasan GlobalGlobal
►►ContohContoh GreenhouseGreenhouse
�� CahayaCahaya tampaktampak diabsorpsidiabsorpsi dan dan diemisikandiemisikan
kembalikembali sebagaisebagai radiasiradiasi infra infra merahmerah
�� ArusArus konveksikonveksi dicegahdicegah oleholeh kacakaca
►►AtmosferAtmosfer bumibumi jugajuga merupakanmerupakan transmitertransmiter
yang yang baikbaik bagibagi cahayacahaya tampaktampak dan dan absorperabsorper
yang yang baikbaik bagibagi radiasiradiasi infra infra merahmerah
TransisiTransisi FasaFasa
ESESES AIRAIRAIR UAPUAPUAP
Tambah
panas
TambahTambah
panaspanasTambahpanas
TambahTambah
panaspanas
Tiga jenis keadaan materi (plasma adalah jenis yang lain)TigaTiga jenisjenis keadaankeadaan materimateri (plasma (plasma adalahadalah jenisjenis yang lain)yang lain)
PerubahanPerubahan FasaFasa
►►PerubahanPerubahan fasafasa terjaditerjadi ketikaketika sifatsifat fisisfisis
daridari zatzat berubahberubah daridari bentukbentuk yang yang satusatu
keke bentukbentuk yang lainyang lain
►►PerubahanPerubahan fasafasa diantaranyadiantaranya::
�� PadatPadat keke caircair –– mencairmencair
�� CairCair keke gas gas –– menguapmenguap
►►PerubahanPerubahan fasafasa termasuktermasuk perubahanperubahan
energienergi internalinternal, , tapitapi suhusuhu tidaktidak berubahberubah
KalorKalor LatenLaten
►► SelamaSelama perubahanperubahan fasafasa, , jumlahjumlah kalorkalor yang yang dilepaskandilepaskan adalahadalah
�� Q = m LQ = m L
►► L L adalahadalah kalorkalor latenlaten daridari zatzat�� LatenLaten artinyaartinya tersembunyitersembunyi
►► PilihPilih tandatanda positifpositif jikajika menambahkanmenambahkan energienergi padapadasistemsistem dan dan tandatanda negatifnegatif jikajika energienergi dipindahkandipindahkan daridarisistemsistem
►► KalorKalor latenlaten peleburanpeleburan digunakandigunakan untukuntuk pencairanpencairanatauatau pembekuanpembekuan
►► KalorKalor latenlaten penguapanpenguapan digunakandigunakan untukuntuk penguapanpenguapanatauatau pengembunanpengembunan
GrafikGrafik PerubahanPerubahan daridari Es Es menjadimenjadi UapUap
EvaporasiEvaporasi dandan KondensasiKondensasi
►► EvaporasiEvaporasi adalahadalah perubahanperubahan keadaankeadaan zatzat daridari
wujudwujud caircair menjadimenjadi wujudwujud gas gas dimanadimana terjadinyaterjadinya
padapada permukaanpermukaan zatzat caircair
�� EvaporasiEvaporasi adalahadalah prosesproses pendinginanpendinginan
►► KondensasiKondensasi adalahadalah kebalikankebalikan daridari prosesproses
evaporasievaporasi, , yaituyaitu perubahanperubahan keadaankeadaan zatzat daridari
wujudwujud gas gas menjadimenjadi wujudwujud caircair
�� KondensasiKondensasi adalahadalah prosesproses pemanasanpemanasan
TermodinamikaTermodinamika
HukumHukum PertamaPertama TermodinamikaTermodinamika
►► BerdasarkanBerdasarkan KonservasiKonservasiEnergiEnergi dalamdalam prosesproses termaltermal, , makamaka::�� QQ
►► panaspanas
►► PositifPositif jikajika energienergi berpindahberpindah kekedalamdalam sistemsistem
�� WW►► UsahaUsaha
►► PositifPositif jikajika usahausaha yang yang dilakukandilakukan oleholeh sistemsistem padapadasekitarnyasekitarnya. .
�� UU►► EnergiEnergi dalamdalam
►► PositifPositif jikajika temperaturtemperatur naiknaik. .
∆U
Q Positif W Positif
Panas masuk Usaha keluar
∆∆∆∆U = Q – W
Q = ∆∆∆∆U + W
HukumHukum PertamaPertama TermodinamikaTermodinamika
►►HubunganHubungan antaraantara U, W, U, W, dandan Q Q dapatdapatdinyatakandinyatakan sebagaisebagai berikutberikut
∆U = U∆U = Uff –– UUii = Q + (= Q + (-- W)W)
Q = ∆U + WQ = ∆U + W
►►PanasPanas netoneto yang yang ditambahkanditambahkan padapada suatusuatusistemsistem samasama dengandengan perubahanperubahan energienergidalamdalam sistemsistem ditambahditambah usahausaha yang yang dilakukandilakukan oleholeh sistemsistem..
AplikasiAplikasi hukumhukum PertamaPertama
TermodinamikaTermodinamika
1. 1. SistemSistem TerisolasiTerisolasi
►►SebuahSebuah sistemsistem terisolasiterisolasi tidaktidak dapatdapat
berinteraksiberinteraksi dengandengan sekitarsekitar. .
►►TidakTidak adaada perpindahanperpindahan energienergi yang yang
terjaditerjadi dandan tidaktidak adaada usahausaha yang yang
dilakukandilakukan. .
►►OlehOleh karenakarena ituitu energienergi dalamdalam padapada
sistemsistem terisolasiterisolasi menjadimenjadi konstankonstan. .
AplikasiAplikasi HukumHukum PertamaPertama
TermodinamikaTermodinamika
2. 2. ProsesProses SiklusSiklus
►►ProsesProses siklussiklus adalahadalah suatusuatu prosesproses dimanadimana
keadaankeadaan awalawal dandan keadaankeadaan akhirakhir samasama. .
UUff = U= Uii dandan Q = Q = --WW
►►JumlahJumlah usahausaha yang yang dikerjaandikerjaan oleholeh gas gas padapada
setiapsetiap siklussiklus samasama dengandengan luasluas area area didi
dalamdalam kurvakurva tertutuptertutup yang yang digambarkandigambarkan
padapada diagram PV. diagram PV.
3. 3. ProsesProses IsotermalIsotermal
►► IsotermalIsotermal berartiberarti temperaturtemperaturkonstankonstan
►► SilinderSilinder Dan Gas Dan Gas beradaberada dalamdalamkontakkontak termaltermal dengandengan sumbersumberenergienergi yang yang besarbesar. .
►► DenganDengan demikiandemikian melaluimelaluipemanasanpemanasan energienergi akanakanberpindahberpindah keke dalamdalam gas.gas.
►► EkspansiEkspansi gas gas dandan menurunanmenurunantekanantekanan akanakan mempertahankanmempertahankantemperaturtemperatur tetaptetap konstankonstan. .
►► UsahaUsaha yang yang dilakukandilakukan adalahadalahnegatifnegatif seiringseiring dengandenganbertambahnyabertambahnya panaspanas. .
4.4. ProsesProses AdiabatikAdiabatik
►► PertukaranPertukaran energienergi yang yang diakibatkandiakibatkan oleholeh panaspanas
samasama dengandengan nolnol. .
►► UsahaUsaha yang yang dilakukandilakukan samasama dengandengan perubahanperubahan
energienergi dalamdalam sistemsistem..
►►JikaJika suatusuatu prosesproses tidaktidak adaada pertukaranpertukaran
panaspanas akanakan terjaditerjadi sangatsangat cepatcepat
►► DiDi dalamdalam suatusuatu ekspansiekspansi adiabatikadiabatik, , usahausaha
yang yang dilakukandilakukan adalahadalah negatifnegatif dandan energienergi
dalamdalam akanakan berkurangberkurang
5. 5. ProsesProses IsovolumIsovolum
►►TidakTidak terjaditerjadi perubahanperubahan volume, volume, sehinggasehingga
tidaktidak adaada usahausaha yang yang bekerjabekerja. .
►►PernambahanPernambahan energienergi keke dalamdalam sistemsistem
menyebabkanmenyebabkan energienergi dalamdalam naiknaik. Dan . Dan
temperaturtemperatur akanakan naiknaik. .
HukumHukum PertamaPertama dandan
MetabolismeMetabolisme TubuhTubuh ManusiaManusia
►► HukumHukum pertamapertama termodinamikatermodinamika dapatdapat diaplikasikandiaplikasikanpadapada metabolismemetabolisme tubuhtubuh manusiamanusia. .
►► EnergiEnergi dalamdalam yang yang disimpandisimpan tubuhtubuh manusiamanusia diubahdiubahbentuknyabentuknya sesuaisesuai dengandengan kebutuhankebutuhan organ organ tubuhtubuh kitakitayaituyaitu untukuntuk melakukanmelakukan usahausaha berupaberupa panaspanas. .
►► LajuLaju metobolismemetobolisme (∆U / ∆T) (∆U / ∆T) adalahadalah berbandingberbanding lurusluruslajulaju pengkonsumsianpengkonsumsian oksigenoksigen terhadapterhadap volume. volume.
�� TingkatTingkat lajulaju metabolismemetabolisme ((untukuntuk memeliharamemelihara dandanmenjalankanmenjalankan organ/ organ/ bagianbagian badanbadan, , dlldll.) .) adalahadalahsekitarsekitar 80 W.80 W.
VariasiVariasi LajuLaju MetabolismeMetabolisme
Fig. T12.1, p. 369
Slide 11
MESIN PANASMESIN PANAS
►►MesinMesin panaspanas adalahadalah suatusuatu alatalat yang yang
mengkonversimengkonversi energienergi internal internal menjadimenjadi
bentukbentuk lain yang lain yang bermanfaatbermanfaat, , sepertiseperti
elektrikelektrik atauatau dayadaya mekanismekanis..
►► SuatuSuatu mesinmesin panaspanas membawamembawa unsurunsur untukuntuk
bekerjabekerja melaluimelalui suatusuatu prosesproses siklussiklus..
MesinMesin PanasPanas
►► EnergiEnergi ditransferditransfer daridari
suatusuatu sumbersumber padapada suatusuatu
temperaturtemperatur tinggitinggi ( ( QQhh))
►► PekerjaanPekerjaan dilaksanakandilaksanakan
oleholeh mesinmesin/motor /motor tersebuttersebut
( ( WWengeng))
►► EnergiEnergi dibuangdibuang keke suatusuatu
temperaturtemperatur yang yang lebihlebih
rendahrendah ( Q( Qcc))
MesinMesin PanasPanas
►► SelamaSelama prosesnyaprosesnya berupaberupasiklussiklus, , makamaka
∆U = 0∆U = 0
�� EnergiEnergi dalamdalam awalawal samasamadengandengan energienergi dalamdalamakhirakhir. .
►► makamaka, Q, Qnetnet = W= Wengeng
►► UsahaUsaha yang yang dilakukandilakukan oleholehmesinmesin kalorkalor samasama dengandenganjumlahjumlah energienergi yang yang diserapdiserapoleholeh mesinmesin. .
►► UsahaUsaha adalahadalah saasaa dengandenganluasluas didi daladala kurvakurva tertutuptertutuppadapada diagram PV. diagram PV.
EfisiensiEfisiensi TermalTermal padapada sebuahsebuah
MesinMesin PanasPanas►► EfisiensiEfisiensi termaltermal didefinisikandidefinisikan sebagaisebagai rasiorasio antaraantara
kerjakerja yang yang dilakukandilakukan oleholeh mesinmesin terhadapterhadap energienergi
yang yang diserapdiserap oleholeh mesinmesin padapada temperaturtemperatur tinggitinggi. . ηη
►► e (e (ηη) = 1 () = 1 (efisiensiefisiensi 100%) 100%) hanyahanya jikajika QQcc = 0= 0
�� TidakTidak adaada energienergi yang yang dibuangdibuang keke reservoir reservoir dingindingin. .
h
c
h
ch
h
eng
Q
Q
Q
Q
W−=
−== 1 e
HukumHukum KeduaKedua TermodinamikaTermodinamika
►►TidakTidak mungkinmungkin bagibagi sebuahsebuah mesinmesinpanaspanas yang yang bekerjabekerja secarasecara siklissiklis untukuntuktidaktidak menghasilkanmenghasilkan efekefek lain lain selainselainmenyerapmenyerap panaspanas daridari suatusuatu tandontandon dandanmelakukanmelakukan sejumlahsejumlah usahausaha yang yang ekivalenekivalen. .
�� ArtinyaArtinya QQcc tidaktidak samasama dengandengan nolnol►►SebagianSebagian QQcc harusharus dibuangdibuang keke lingkunganlingkungan..
�� DenganDengan demikiandemikian ηη tidaktidak samasama dengandengan100%100%
PompaPompa PanasPanas dandan LemariLemari EsEs
►►MesinMesin panaspanas dapatdapat bekerjabekerjakebalikannyakebalikannya�� MasukkanMasukkan energienergi
�� EnergiEnergi disadapdisadap daridari reservoir yang reservoir yang dingindingin
�� EnergiEnergi ditransferditransfer keke reservoir yang reservoir yang panaspanas
►► ProsesProses mesinmesin panaspanas iniini bekerjabekerja sebagaisebagaipompapompa panaspanas..�� LemariLemari eses merupakanmerupakan salahsalah satusatu conthconth pompapompapanaspanas
�� ContohContoh lainnyalainnya adalahadalah alatalat pendinginpendingin (AC)(AC)
EntropiEntropi
►► VariabelVariabel keadaankeadaan yang yang berhubunganberhubungan dengandengan
HukumHukum keduakedua termodinamikatermodinamika adalahadalah EntropiEntropi. .
►► PerubahanPerubahan entropientropi dinyatakandinyatakan dengandengan ∆S, ∆S, yaituyaitu
panaspanas yang yang harusharus ditambahkanditambahkan padapada sistemsistem dalamdalam
suatusuatu prosesproses reversibelreversibel untukuntuk membawanyamembawanya daridari
keadaankeadaan awalnyaawalnya keke keadaankeadaan akhirnyaakhirnya QQrr dibagidibagi
dengandengan temperaturtemperatur absolutabsolut T T padapada sistemsistem dalamdalam
interval interval tersebuttersebut. .
EntropiEntropi
►► SecaraSecara matematismatematis
►► PersamaanPersamaan iniini hanyahanya dapatdapat diterapkanditerapkan padapadabagianbagian prosesproses yang yang reversibelreversibel, , walaupunwalaupunpadapada kenyataannyakenyataannya sistemsistem merupakanmerupakanirreversibelirreversibel. . �� UntukUntuk menghitungmenghitung besarnyabesarnya entropientropi untukuntuk prosesprosesirreversibelirreversibel dimodelkandimodelkan sebagaisebagai prosesproses reversibelreversibel. .
►► KetikaKetika energienergi diserapdiserap, Q , Q berhargaberharga positifpositif dandanentropientropi akanakan naiknaik. .
►► KetikaKetika energienergi dibuangdibuang, Q , Q akanakan berhargaberharganegatifnegatif dandan entropientropi akanakan turunturun..
T
QS r=∆
BeberapaBeberapa TambahanTambahan MengenaiMengenai EntropiEntropi
►► HukumHukum keduakedua TermodinamikaTermodinamika dinyatakandinyatakandalamdalam entropientropi: “: “SuatuSuatu prosesproses alamalam brubahbrubah daridarikeadaankeadaan seimbangseimbang mulamula--mulamula keke kedaankedaanseimbangseimbang yang lain, yang lain, berlangsungberlangsung dalamdalam araharahyang yang menyebabkanmenyebabkan entropientropi alamalam ituitu naiknaik””
►► ProsesProses yang yang terjaditerjadi secarasecara alamiahalamiah disebutdisebutprosesproses spontanspontan..
►► ContohnyaContohnya, , besibesi berkaratberkarat, air , air engalirengalir keke tempattempatyang yang lebihlebih rendahrendah, , dandan bendabenda jatuhjatuh keke bawahbawah..
►► ProsesProses yang yang sebaliknyasebaliknya tidaktidak pernahpernah terjaditerjadi. . TidakTidak mungkinmungkin air air mengalirmengalir daridari tempattempat rendahrendahkeke tempattempat yang yang tinggitinggi. . UntukUntuk mengalirkannyamengalirkannyamemerlukanmemerlukan energienergi..
BeberapaBeberapa TambahanTambahan MengenaiMengenai EntropiEntropi
►► EntropiEntropi menyatakanmenyatakan ukuranukuran ketidakteraturanketidakteraturan suatusuatu
sistemsistem..
►►MisalnyaMisalnya suatusuatu gas gas dalamdalam sebuahsebuah tabungtabung, ,
molekulmolekul--molekulnyamolekulnya bergerakbergerak secarasecara acakacak, , besarbesar
dandan araharah kecepatankecepatan molekulmolekul tidaktidak beraturanberaturan. .
MakinMakin tidaktidak teraturteratur kecepatankecepatan molekulmolekul--molekulmolekul
gas, gas, makinmakin tinggitinggi entropientropi gas gas ituitu. . KalauKalau suatusuatu gas gas
dipanaskandipanaskan, , entropinyaentropinya naiknaik, , dandan kalaukalau gas gas ituitu
didinginkandidinginkan entropinyaentropinya turunturun..