TUGAS TERMODINAMIKA
-
Upload
hengky-kurnia -
Category
Documents
-
view
33 -
download
4
Transcript of TUGAS TERMODINAMIKA
PROSES-PROSES PERUBAHAN KEADAAN GAS
DALAM TERMODINAMIKA
1) Proses Isometrik (volume konstan)
Isometrik adalah proses perubahan keadaan yang terjadi pada volume tetap.
Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas
dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan
(∆V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama
dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor
gas pada volume konstan QV.
QV = ∆U
Bila volume konstan, p/T = konstan,
pi/ Ti = pf/Tf
p f
i
V
Pada proses ini V = 0, maka usaha yang dilakukan W = 0, sehingga
Q = U = n cv T
Penerapan Proses Isometrik
Terjadi pada sebuah kipas dan baterai dalam sebuah wadah tertutup. Kipas bisa
berputar menggunakan energi yang disumbangkan baterai. Untuk kasus ini, kipas,
baterai dan udara yang berada di dalam wadah dianggap sebagai sistem. Ketika
kipas berputar, kipas melakukan kerja terhadap udara yang ada dalam wadah.
Pada saat yang sama, energi kinetik kipas berubah menjadi energi dalam udara.
Energi listrik pada baterai tentu saja berkurang karena sudah berubah bentuk
menjadi energi dalam udara. Contoh ini hanya mau menunjukkan bahwa pada
proses isokorik (volume selalu konstan), kerja masih bisa dilakukan terhadap
sistem (kerja yang tidak melibatkan perubahan volume).
2) Proses Isobaris (tekanan konstan)
Isobarik adalah proses perubahan keadaan yang terjadi pada volume konstan.
Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan,
gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan
konstan, gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai
kalor gas pada tekanan konstanQp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada
proses isobarik berlaku
Proses sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan
kalor yang diserap gas pada volume konstan
QV =∆U
Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai
W = Qp − QV
Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi
(kalor) yang diserap gas pada tekanan konstan (Qp) dengan energi (kalor) yang
diserap gas pada volume konstan (QV).
Bila tekanan konstan, V/T = konstan,
Vi/ Ti = Vf/Tf
p
i f
V
Pada proses ini usaha yang dilakukan W = p V = p (Vf - Vi ) , sehingga
U = Q - W
U = n cp T - p
Penerapan Proses Isobaris
Proses isobarik ini dapat dijumpai pada kasus pemanasan air di dalam ketel mesin
uap sampai ke titik didihnya dan diuapkan sampai air menjadi uap, kemudian uap
tersebut disuperpanaskan (superheated), dengan semua proses berlangsung pada
suatu tekanan konstan.. Sistem tersebut adalah H2O di dalam sebuah wadah yang
berbentuk selinder. Sebuah pengisap kedap udara yang tak mempunyai gesekan
dibebani dengan pasir untuk menghasilkan tekanan yang didinginkan pada H2O
dan untuk mempertahankan tekanan tersebut secara otomatis. Kalor dapat
dipindahkan dari lingkungan ke sistem dengan menggunakan sebuah pembakar
bunsen. Jika proses tersebut terus berlangsung cukup lama, maka air mendidih
dan sebagian air tersebut diubah menjadi uap. Sistem tersebut bereskpansi secara
kuasi statik tetapi tekanan yang dikerahkan sistem pada pengisap otomatis akan
konstan.
3) Proses Isotermis (temperatur konstan)
Isotermis adalah perubahan sistem, di mana suhu tetapkonstan: ΔT = 0.
Ini biasanya terjadi ketika suatusistem beradadalam kontak
dengan reservoir panas luar (mandi panas), danperubahan terjadi perlahan cukup
untuk memungkinkan sistemuntuk terus-menerus menyesuaikan diri
dengan suhu reservoirmelalui pertukaran panas.
dalam proses isotermal,nilai ΔT 0 = tapi Q ≠ 0
Bila temperatur konstan, pV = konstan,
piVi = pfVf
p i
f
V
Pada proses ini T = 0, maka perubahan tenaga internal U = 0, dan usaha yang
dilakukan :
W = p dV
p = nRT/V, maka
W = nRT (1/V) dV
W = nRT ln (Vf/Vi)
Penerapan Proses Isotermis
Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk
memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam
kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser.
Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari
refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor
yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya
kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor
yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang
akan didinginkan.
Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif
jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-
pipa evaporator.
Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap
ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup
ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi
dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam
evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap,
perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian
rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator
tekanannya menjadi sangat turun.
Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada
dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada
pada kondenser.
Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk
merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan
energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah
energi yang berada di dalam substansi yang akan didinginkan.
Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan
maka enthalpi substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan
turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan
menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan
yang sesuai dengan keinginan.
Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau
menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan
4) Proses Adiabatis
Adiabatik adalah tidak ada kalor yang ditambahkan pada sistem atau
meninggalkan sistem (Q = 0). Proses adiabatik bisa terjadi pada sistem tertutup
yang terisolasi dengan baik. Untuk sistem tertutup yang terisolasi dengan baik,
biasanya tidak ada kalor yang dengan seenaknya mengalir ke dalam sistem atau
meninggalkan sistem. Proses adiabatik juga bisa terjadi pada sistem tertutup yang
tidak terisolasi. Untuk kasus ini, proses harus dilakukan dengan sangat cepat
sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju sistem atau meninggalkan sistem
Pada proses ini tidak ada kalor yang masuk, maupun keluar dari sistem, Q = 0.
Pada proses adiabatik berlaku hubungan pV= konstan (buktikan),
piVi = pfV
f
p i
f
V
Usaha yang dilakukan pada proses adiabatis :
W = p dV
p = k/V , k = konstan , maka
W = (k/V ) dV
W = 1/(-1) { pfVf - piVi}
MAKALAHPERUBAHAN KEADAAN GAS
Mata Kuliah Termodinamika I
Nama : Hengky Kurnia Jurusan : Teknik Mesin
Sekolah Tinggi Teknologi (STT) FatahillahJl. Griya Serdang Indah No. 229 Cilegon