Fisika TERMODINAMIKA
-
Upload
pradhana-satria -
Category
Education
-
view
10.962 -
download
12
description
Transcript of Fisika TERMODINAMIKA
![Page 1: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/1.jpg)
Kelompok 2Nama:1. Bhayangkara S.P.2. Ferry .A3. M. Iqbal .S4. M. Ridwan5. Pradhana .S
![Page 2: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/3.jpg)
termodinamika
![Page 4: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/4.jpg)
Apa itu Termodinamika?Cabang fisika yang berkaitan dengan hukum-
hukum pergerakan panas,dan perubahan dari panas menjadi bentuk-bentuk energi yang lain
![Page 5: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/5.jpg)
Pengertian Usaha, Kalor, dan Energi
Formulasi Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Proses-proses Termodinamika Gas
Hukum I Termodinamika
Siklus Carnot
Siklus Otto
Hukum II Termodinamika
Video
![Page 6: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/6.jpg)
Pengertian :Kalor : perpindahan energi yang
disebabkan oleh perbedaan suhu.Usaha : perubahan energi melalui
cara-cara mekanis yang tidak disebabkan oleh perubahan suhu.
Energi : besaran skalar yang berkaitan dengan kondisi objek.
![Page 7: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/7.jpg)
Pengertian Energi DalamJumlah seluruh energi kinetik molekul sistem,
ditambah jumlah energi potensial, timbul akibat adanya interaksi antara molekul sistem.
Kerja yang dilakukan oleh sistem (sistem melepaskan energi). Secara matematis :
![Page 8: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/8.jpg)
Formulasi UsahaProses Isobarik adalah proses yang terjadi pada tekanan tetap. Rumus umum Usaha Gas:
Usaha dalam proses siklus :Usaha yang dilakukan oleh atau pada sistem gas yang menjalani suatu proses siklus sama dengan luas daerah yang dimuat oleh siklus tersebut.
![Page 9: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/9.jpg)
Formulasi KalorKalor yang diserap (atau diberikan) oleh
sistem gas dapat dihitung dari rumus kalor, yaitu
atauDengan :c : kalor jenis gasC : kapasitas kalor gas
![Page 10: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/10.jpg)
Formulasi Energi DalamSecara matematis, perubahan energi dalam gas
dinyatakan sebagai :Untuk gas monoatomik:
Untuk gas diatomik: Dimana :1. ∆U : perubahan energi dalam gas2. n : jumlah mol gas3. R : konstanta umum gas (R = 8,31 J mol−1
K−1)4. ∆T : perubahan suhu gas (K)
![Page 11: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/11.jpg)
Hukum termodinamika dibagi 2 yaitu :
1. Hukum I : prinsip kekekalan energi yang memasukkan kalor sebagai mode perpindahan energi.
2. Hukum II : bahwa aliran kalor memiliki arah, dengan kata lain, tidak semua proses di alam adalah reversibel (dapat dibalikkan arahnya)
![Page 12: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/12.jpg)
Proses-proses Termodinamika Gas
Proses IsobarikProses perubahan gas pd
P tetap.
Usaha yg dilakukan :
![Page 13: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/13.jpg)
Proses IsokhorikProses perubahan gas pd V tetap.
![Page 14: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/14.jpg)
Proses IsotermalProses perubahan keadaan gas pd T tetap.
atau
![Page 15: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/15.jpg)
Proses AdiabatikProses perubahan keadaan gas dimana tidak ada aliran kalor yang masuk
Tetapan Laplace
persamaan keadaan
![Page 16: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/16.jpg)
Total panas yang ditambahkan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi internal sistem ditambah usaha yang dilakukan oleh sistem tersebut".
Perhatikan Gambar.
lingkungan
sistem
+Q -Q
+W-W
Hukum I Termodinamika Gas
![Page 17: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/17.jpg)
Secara matematis hukum I Termodinamika, dirumuskan :
U = U2-U1= Q – W
+Q = sistem menerima kalor-Q = sistem mengeluarkan kalor+W = sistem melakukan usaha-W = sistem dikenai usaha
![Page 18: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/18.jpg)
Secara matematis. hukum termodinamika I pada sistem tertutup, dinyatakan sebagai:
dU = dq + dw
U = q + w Dengan kata lain, perubahan energi dalam
sistem (U) setara dengan panas yang diberikan pada sistem (q) dan kerja yang dilakukan terhadap sistem (w)
Jika hanya diberikan panas, berlaku: U = q
Jika hanya dilakukan kerja berlaku: U = w
![Page 19: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/19.jpg)
Kapasitas Kalor Gasbanyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebesar 1 kelvin. Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan berikut
Q = C x∆T
Q : kalor yang diserap (J)C : kapasitas kalor (J/K)∆T : perubahan suhu (K)
a. isokhorik, Δ W = 0 b. isotermal, Δ U = 0 c. adiabatik, Q = 0
Aplikasi : Mesin-mesin pembangkit energi dan pengguna energi.Semuanya hanya mentransfer dengan berbagai cara.
![Page 20: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/20.jpg)
Hukum II Termodinamika“kalor mengalir secara alami dari benda yang
panas ke benda yang dingin,kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas”.
![Page 21: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/21.jpg)
MESIN KALOR Alat yang berfungsi mengubah energi
panas menjadi energi mekanik.Mesin kalor kalor menyerap energi Q1 dari
benda bersuhu tinggi, sebab benda yang bersuhu rendah akan secara spontan menyerap energi tersebut. Benda bersuhu rendah dinyatakan mempunyai energi sebesar Q2.
Efisiensi mesin kalor :
![Page 22: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/22.jpg)
Siklus Carnot
![Page 23: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/23.jpg)
W = Q1 – Q2
![Page 24: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/24.jpg)
Siklus Otto Siklus Otto adalah siklus
thermodinamika yang paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Mobil dan sepeda motor berbahan bakar bensin (Petrol Fuel) adalah contoh penerapan dari sebuah siklus Otto.Secara thermodinamika, siklus ini memiliki 4 buah proses thermodinamika yang terdiri dari 2 buah proses isokhorik (volume tetap) dan 2 buah proses adiabatis (kalor tetap). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat diagram tekanan (p) vs temperatur (V)
![Page 25: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/25.jpg)
Siklus Diesel Siklus Rankine adalah siklus
termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya menggunakan air sebagai fluida yang bergerak. Siklus ini menghasilkan 80% dari seluruh energi listrik yang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai untuk mengenang ilmuan Skotlandia, William John Maqcuorn Rankine.Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap panas yang secara umum ditemukan di pembangkit listrik. Sumber panas yang utama untuk siklus Rankine adalah batu bara, gas alam, minyak bumi, nuklir, dan panas matahari.
![Page 26: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/26.jpg)
Mesin PendinginPada mesin
pendingin terjadi aliran kalor dari reservoir bersuhu rendah ke reservoir bersuhu tinggi dengan melakukan usaha pada sistem.
Cp :
![Page 27: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/27.jpg)
Soal1. Energi dalam 4 mol gas pada suhu 500 K
adalah 41.570 joule dan konstanta gas 8.314 joule/kmol. K, maka banyaknya derajat kebebasan dari gas tersebut adalah?
Pembahasan :
![Page 28: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/28.jpg)
Dik :U = 41570 joule R = 8314 j/mol.k
T = 500 K n = 4 mol
Dit : K=?Jawab : k/2 nRT 41570: k/2 · 4 · 8.314 · 500
k : 5
![Page 29: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/29.jpg)
2. Tekanan ban sebuah mobil pada awal perjalanan adalah 270 kPa. Setelah menempuh perjalanan selama 3 jam, tekanan ban menjadi 300 kPa. Berapakah Perubahan tenaga dakhil udara dalam ban jika udara dianggap gas sempurna? (cv= 20,88 J/mol dan volume ban dianggap tetap, 57 dm3)
Pembahasan :
![Page 30: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/30.jpg)
Dik : P1 = 270 kPa
P2 = 300 kPa
t = 3 jam V = 57 dm 3 = 57 literDit : U . . .?Jawab : U1= 3/2 PV
= 3/2 . 270 . 57 = 405 . 57 = 23085 J U2= 3/2 PV
= 3/2 . 300 . 57 = 450 . 57 = 25650 J ∆U = U2-U1
25650-23085 J = 2565 J
![Page 31: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/31.jpg)
3. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah….
Pembahasan :
![Page 32: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/32.jpg)
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %Kurangi 100%η = ( 1 − 400/600) = 1/3η = ( W / Q1 )1/3 = W/600W = 200 J
![Page 33: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/33.jpg)
4. Sebuah mesin panas yang efisiensinya 20% memiliki daya keluaran 5kW. Mesin ini membuang kalor sebesar 8.000 J/siklus. Energi yang diserap per siklus oleh mesin dan interval waktu per siklusnya adalah
Pembahasan :
![Page 34: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/34.jpg)
20% = η = 0,2P = 5000 wQ2 = 8000 JQ1 = Q2+wQ1 = Q2+ η·Q1Q1(1- η) = Q2Q1(1-0,2) = Q2Q1(0,8) = 8000JQ1 = 10000J
= 10 kJ
η = w/Q1η = P · t/Q1Q1 · η = P · tQ1 · 0,2 = 5000 · t0,2 · 10.000 = 5000 ·
t0,4 = t
![Page 35: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/35.jpg)
5. Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, efisiensinya…..%
Pembahasan :
![Page 36: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/36.jpg)
Data pertama:η = 40% = 4 / 10Tt = 400 K
hilangkan 100%η = 1 − (Tr/Tt)4 / 10 = 1 − (Tr/400)(Tr/400) = 6 / 10Tr = 240 KData kedua :Tt = 640 KTr = 240 K (dari hasil perhitungan pertama)η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%η = ( 1 − 240/640) x 100%η = ( 5 / 8 ) x 100% = 62,5%
![Page 37: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/37.jpg)
6. Tekanan dalam suatu tanki ditunjukan oleh suatu pengukuran dari 300 psig. Tentukan tekanan absolut bila barometer menunjukan 76 cmHg (14,7)Penyelesaian
![Page 38: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/38.jpg)
Dik : Pgauge=300 psig
PAtm=14,7 psig
Dit : Pabsolute= . . .?
Jawab : Pabsolute=Patm+Pgauge
=(14,7+300) =314,7 psig
![Page 39: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/39.jpg)
Video
![Page 40: Fisika TERMODINAMIKA](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061222/54c298014a7959ed758b45a6/html5/thumbnails/40.jpg)