Termodinamika, predavanja sa Tehnološkog Fakulteta u Novom SaduFull description
termodinamika
termodinamika
termodinamikaDeskripsi lengkap
Full description
Deskripsi lengkap
Full description
Full description
Masinski fakultet u BeograduFull description
termodinamika
sertDeskripsi lengkap
sertFull description
Termodinamika StatistikDeskripsi lengkap
tentang pengertian termodinamika metallurgi
Fisika TermodinamikaDeskripsi lengkap
termoDeskripsi lengkap
Full description
Termodinamika Merupakan cabang ilmu fisika yang membahas hubungan panas/kalor dan usaha yang dilakukan oleh panas/kalor tersebut tersebut Usaha sistem terhadap lingkungan Persamaan usaha yang dilakukan gas dapat ditulis sebagai berikut: W = p ∆V = p (V 2 V !" #eterangan : p = tekanan gas ($/m2" ∆V = perubahan %olume (m&" W = usaha yang dilakukan gas ('oule" ('oule" Perubahan energi dalam Peruba Per ubahan han ene energi rgi dal dalam am ∆ tid tidak ak ber bergan gantu tung ng pad pada a pro proses ses baga bagaima imana na kea keadaa daan n sistem berubah) tetapi hanya bergantung pada keadaan a*al dan keadaan akhir sistem tersebut+
Hukum termodinamika Hukum I Termodinamika ,ukum - termodinamika menyatakan bah*a 'umlah kalor pada suatu sistem sama dengan perubahan energi dalam sistem ditambah usaha yang dilakukan oleh sistem . = ∆ W Per'an'ian tanda untuk . dan W sebagai berikut : !+ 0ika sistem sistem melakuka melakukan n usaha terhada terhadap p lingkungan lingkungan maka maka W bertanda bertanda positif positif++ 2+ 0ika sistem sistem menerima menerima usaha usaha dari dari lingkungan lingkungan maka maka W bertanda bertanda negatif+ negatif+
&+ . bertanda bertanda positif positif 'ika siste sistem m menerima menerima kalor kalor dari dari lingkungan lingkungan
1+ . bertanda negatif 'ika sistem memberikan kalor kepada lingkungan Proses Termodinamika Proses Isokhorik yaitu proses termodinamika yang ter'adi pada gas dalam keadaan %olum tetap+
erlaku: saha W= 3 maka . = 4 sehingga . = &/2 n56 (6 26!" Proses Isobarik yaitu proses termodinamika yang ter'adi pada gas keadaan tekanan tetap+
berlaku persamaan+ saha W W=P(V 2 V !"
Perubahan energi dalam 4 4= &/2 P(V 2 V !" 7ehingga .= 8/2 P(V 2V !" Proses Isotermik merupakan proses termodinamika yang ter'adi pada gas keadaan suhu tetap+
berlaku persamaan+ saha W
Perubahan energi dalam 4 = 3 maka kalor . = W Proses Adiabatik merupakan proses termodinamika yang berlangsung tanpa adanya pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan+
berlaku persamaan+ saha W
#arena . = 3 sehingga 4 = W y = konstanta 9aplace Kapasitas Kalor Merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu gas sebesar ! o) dinyatakan dengan persamaan:
#apasitas kalor gas dapat dibedakan men'adi dua yaitu kapasitas kalor pada tekanan tetap (p" dan pada %olume tetap ( % "
Pada proses isokhorik
. % = ∆ Pada proses isobarik .p = ∆ p∆V ;iperoleh:
Mesin Carnot dan Mesin Pendingin Mesin Carnot 7ebuah mesin arnot memiliki empat langkah dalam pengoprasiannya+ erikut urutan keempat langkah proses yang ter'adi dalam siklus arnot+ a+ Pada langkah pertama) gas mengalami ekspansi isotermal+ 5eser%oir suhu tinggi menyentuh dasar silinder
dan
'umlah
beban
di
atas
piston
dikurangi+ 7elama proses ini berlangsung) temperatur sistem tidak berubah) namun %olume sistem bertambah+ ;ari keadaan ! ke keadaan 2) se'umlah kalor (Q!" dipindahkan dari reser%oir suhu tinggi ke dalam gas+ b+ Pada langkah kedua) gas berubah dari keadaan 2 ke keadaan & dan mengalami proses ekspansi adiabatik+ 7elama proses ini berlangsung) tidak ada kalor yang keluar atau masuk ke dalam sistem+ 6ekanan gas diturunkan dengan cara mengurangi beban yang ada di atas piston+
#"
menyentuh
piston bertambah+
dasar
silinder
dan
tekanan
'umlah
beban
sistem
di
atas
meningkat)
temperaturnya konstan) dan %olume sistem menurun+ ;ari keadaan & ke keadaan 1) se'umlah kalor (Q2" dipindahkan dari gas ke reser%oir suhu rendah untuk men'aga temperatur sistem agar tidak berubah+ d+ Pada langkah keempat) gas mengalami proses kompresi
adiabatik
dan keadaannya berubah dari keadaan 1 ke keadaan!+ 0umlah beban di atas piston bertambah+ 7elama proses ini berlangsung) tidak ada kalor
yang keluar atau masuk ke dalam sistem) tekanan sistem meningkat) dan %olumenya berkurang+
Mesin arnot adalah mesin efisien yang beker'a dalam suhu reser%oir tinggi dan suhu reser%oir rendah+ leh karena itu) suatu mesin arnot memiliki efisiensi+ 5umus efisiensi mesin arnot sebagai berikut+
keterangan: > = efisiensi mesin kalor 62 = suhu pada reser%oir rendah (#" 6! = suhu pada reser%ior tinggi (#"
W = usaha (0oule" .!= kalor yang diserap (0oule" .2
=
kalor
yang
dilepas
(0oule" Mesin Pendingin Prinsip ker'a mesin pendingin contohnya lemari es dan penye'uk ruangan yaitu mengalirkan kalor keluar dari lingkungan se'uk ke lingkungan hangat+ 7istem menerima ker'a sebesar W dan menyerap kalor dengan suhu reser%oir rendah 62 sebesar .2 serta membuang se'umlah kalor yang lebih besar ke reser%oir suhu tinggi 6! sebesar .!+ ntuk ker'a dari mesin pendingin dapat ditentukan melalui koefisiensi performansi # p+
#eterangan : #p = koefisiensi performansi 62 = suhu pada reser%oir rendah (#" 6! = suhu pada reser%ior tinggi (#" W = usaha (0oule" .!= kalor yang diserap (0oule" .2 = kalor yang dilepas (0oule"
CONTOH SOAL P!M"AHASAN Soal No#$ %UN &'$() 7ebuah mesin arnot menggunakan reser%oir suhu tinggi &2? o) mempunyai efisiensi @3A+
dengan
rendahnya tetap maka suhu tinggi mesin arnot harus diubah men'adiC <+ &33 #
+a,aban * Soal No#& %S"MPTN &'$() 7ebuah mesin kalor memerlukan ker'a 133 'oule dalam siklusnya memiliki efisiensi 28A + Dnergi yang di ambil oleh reser%oir panas adalah C <+ !+233 0oule + !+&33 0oule + !+133 0oule ;+ !+833 0oule D+ !+@33 0oule
P!M"AHASAN
*
+a,aban * ! Soal No#. %SNMPTN &'$&) 7ebuah sistem ! mol gas ideal monoatomik (p = 8/2 5" mengalami ekspansi isobarik pada tekanan !38 pa sehingga %olumenya men'adi 2 kali %olume a*al+ ila %olume a*al 28 liter maka kalor yang diserap gas pada proses ini adalah +++ <+ 2883 0 + &?@3 0 + 1?83 0 ;+ 8?&3 0 D+ @283 0
P!M"AHASAN
*
+a,aban * ! Soal No#( %UN &'$.) Erafik P FV dari sebuah siklus arnot terlihat seperti gambar berikut+
0ika kalor yang dilepas ke lingkungan &+333 adalahC <+ &+333 0 + 1+333 0 + 1+B33 0 ;+ @+333 0 D+ B+333 0
0oule maka kalor yang diserap sistem
P!M"AHASAN
*
+a,aban * C Soal No#/ %SNMPTN &''0) 7atu mol gas ideal mengalami proses isotermal pada suhu 6 sehingga %olumenya men'adi dua kali) 'ika 5 adalah konstanta gas molar) usaha yang diker'akan oleh gas selama proses tersebut adalah ++++ <+ 56V + 56 lnV + 256 ;+ 56 ln 2 D+ 56 ln (2V" P!M"AHASAN
+a,aban * -
*
Soal No#1 %SNMPTN &'$') 7ebuah mesin carnot menyerap panas dari tandon panas bertemperatur !2?G dan membuang sebagian panasnya ke tandon dingin bertemperatur 2?G efisiensi terbesar yang dapat dicapai oleh mesin carnot tersebut adalah +++++ <+ 23)8 A + 28 A + ?3)28 A ;+ H3)? A D+ !33 A P!M"AHASAN
*
+a,aban * " Soal No#2 %SNMPTN &'$') 0ika sebuah mesin yang memiliki efisiensi terbesar 28A dalam operasinya membuang sebagian kalor ke tandon dingin yang bertemperatur 3 3 maka tandon panasnya bertemperatur C++ <+ ?@ 3 + H! 3 + !?3 3 ;+ !33 3 D+ &@1 3
P!M"AHASAN
+a,aban * " Soal No#3 %UN &'$.) Eambar di ba*ah menun'ukan grafik p V pada mesin arnot+
0ika .2 = 2/& W maka efisiensi mesin carnot tersebut adalah+++ <+ 13A + 83A + @3A ;+ @?A D+ ?8A
*
P!M"AHASAN
+a,aban * C Soal No#0 %SPM" &''1) 2m& gas helium bersuhu 2?3 di panaskan secra isobarik sampai ??3 'ika tekanannya &I !38 $ /M2 maka usaha yang di lakukan gas adalah CC <+ !33 k0 + !13 k0 + 233 k0 ;+ 2@3 k0 D+ &23 k0
*
P!M"AHASAN
*
+a,aban * A Soal No#$' %UN &'$.) Pada grafik pV mesin arnot berikut diketahui reser%oir suhu tinggi @33 # dan suhu rendah 133 #+
0ika usaha yang di lakukan mesin adalah W maka kalor yang di keluarkan pada suhu rendah adalah+++ <+ W
+ 2W + &W ;+ 1W D+ @W P!M"AHASAN
*
+a,aban * " Soal No#$$ %SPM" &''.) Eas ideal yang melakukan pengembangan %olume secara isobaris tidak melakukan usaha+ 7D< saha yang dilakukan oleh gas idel ketika mengembang sebanding dengan perubahan tekanan gas+ P!M"AHASAN * Pernyataan - : Eas idel yang %olumenya mengembang akan melakukan usaha dengan persamaan W = P∆V Pernyataan -- : saha yang di lakukan gas tidak sebanding dengan perubahan tekanan tetapi hanya sebanding dengan tekanan+ +a,aban * ! Soal No#$& %UN &'$&)
Perhatikan gambarJ
Eas ideal melakukan proses perubahan tekanan (P" terhadap %olume (V") usaha yang dilakukan oleh gas pada proses tersebut adalah+++ <+ 23 0oule + !8 0oule + !3 0oule ;+ 8 0oule D+ 1 0oule P!M"AHASAN
*
+a,aban * C Soal No#$. %UMPTN &'$') mesin carnot dioperasikan antara 2 reser%oir kalor masing masing suhunya 6! dan 62 dengan 62 K 6!+ Dfesiensi mesin tersebut 13A dan besarnya 6! =2? 3+ 7upaya efisiennya naik @3A maka besarnya perubahan 6 ! adalah C <+ 283 # + &33 # + &83 # ;+ 133 # D+ 833 #
P!M"AHASAN
*
+a,aban * ! Soal No#$( %UMPTN &''$) sebuah mesin carnot beker'a diantara dua reser%oir bersuhu 82?3 dan !2?3 apabila reser%oir suhu tinggi diturunkan men'adi 22?3 maka efesiensi mula mula dan terakhir masing masing adalahC <+ &3A dan 23A + 13A dan 23A + 83A dan 23A ;+ 83A dan &3A D+ @3A dan 13A
