Pengertian Termodinamika dan Penerapannya

BAB I

TERMODINAMIKA

A. Pendahuluan

Semua mahluk hidup melakukan pekerjaan.Tumbuh-tumbuhan melakukan pekerjaan ketika mengangkat air dari akar ke cabang-cabang,hewan  melakukan pekerjaan ketika berenang ,merayap, dan terbang.Kerja juga terjadi ketika pemompaan darah melalui pembuluh darah dalam tubuh dan pada pemompaan ion-ion melewati dinding sel .Semua kerja ini diperoleh dari pengeluaran energy kimia yang disimpan dalam makanan yang dikonsumsi oleh mahluk hidup.

Termodinamika berasal dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas) dan dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan).Termodinamika adalah kajian mengenai hubungan,panas, kerja, dan energy dan secara khusus perubahan panas menjadi kerja.Hukum termodinamika pertama dan kedua dirumuskan pada abad ke-19 oleh para ilmuan mengenai peningkatan efisiensi mesin uap.Bagaimanapun hokum ini

merupakan dasar seperti hokum fisika lainnya.Mereka membatasi efisiensi amuba atau ikan paus seperti mereka membatasi efisiensi mobil atau tenaga nuklir tumbuhan.

B. Beberapa Siklus dalam termodinamika

Dengan menganggap sejumlah tertentu gas terkandung dalam sebuah silinder yang disusun dengan piston dan thermometer.Dengan menggerakan piston dan memanaskan atau mendinginkan silinder, tekanan P, volume V, dan suhu T dapat diubah.Keadaan termodinamika gas ditentukan dengan memberikan nilai dari variablevariabel termodinamika P,V dan T. Jika variable-variabel dihubungkan oleh persamaan

PV=nRT

Dimana n adalah jumlah mol gas dan R=8,314 J/K adalah tetapan

gas .Persamaan ini menunjukan bahwa jika dua variable diketahui, variable ketiga dapat ditentukan.Hal ini berarti hanya dua variable yang diperlukan untuk menentukan keadaan.Bahkan jika gas tidak ideal, hanya dua variable yang diperlukan, karena terdapat persamaan keadaan yang berhubungan dengan variable-variabel ini.

Siklus termodinamika terdiri dari urutan operasi/proses termodinamika, yang berlangsung dengan urutan tertentu, dan kondisi awal diulangi pada akhir proses. Jika 2 operasi atau proses dilukiskan pada diagram p-v, akan membentuk lintasan tertutup. Karena daerah dibawah setiap kurva merupakan kerja yang dilakukan, sehingga kerja netto dalam satu siklus diberikan oleh daerah yang ditutupi oleh lintasan, seperti ditunjukkan oleh gambar 1.

Gambar 1. Sebuah siklus termodinamika.

Pengetahuan mengenai siklus termodinamika adalah penting di dalam system pembangkit tenaga (seperti mesin bensin, diesel, turbin gas, dll). Mesin-mesin ini menggunakan campuran bahan bakar dan udara untuk operasinya. Karena massa bahan bakar yang digunakan sangat kecil bila dibandingkan dengan massa udara, sehingga campuran diasumsikan mengikuti sifat-sifat gas sempurna.

C. Klasifikasi Siklus Termodinamika

Siklus termodinamika, secara umum, bisa diklasifikasikan kedalam dua tipe:

1. Siklus reversibel,

2. Siklus irreversibel.

1.    Siklus Reversibel

Sebuah proses, dimana perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalik proses seutuhnya, dikenal dengan proses reversibel. Sebagai contoh, jika selama proses termodinamika dari keadaan 1 ke 2, kerja yang dilakukan oleh gas adalah W1-2, dan kalor yang diserap adalah Q1-2. Sekarang jika kerla dilakukan pada gas sebesar W1-2 dan mengeluarkan kalor sebesar Q1-2, kita akan membawa sistem kembali dari keadaan 2 ke 1, proses disebut reversibel.

Pada proses reversibel, seharusnya tidak ada kerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi, dsb. Siklus akan reversibel jika semua proses yang membentuk siklus adalah reversibel. Maka pada siklus reversibel, kondisi awal dicapai kembali pada akhir siklus.

2.    Siklus Ireversibel

Sebagaimana telah disebut di atas bahwa jika perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalik proses seutuhnya disebut sebagai proses reversibel. Tetapi jika perubahan tidak membalik proses, maka disebut proses ireversibel. Pada proses ireversibel, terjadi kerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi. Dalam keadaan di lapangan, sebgai besar proses adalah ireversibel. Penyebab utma ireversibel adalah :

 (1) gesekan mekanik dan fluida,

 (2) ekspansi tak tertahan,

 (3) perpindahan panas dengan perbedaan temperatur tertentu. Lebih jauh, gesekan akan merubah kerja mekanik menjadi panas.

Panas ini tidak bisa dirubah kembali dalam jumlah yang sama ke dalam kerja mekanik. Sehingga jika ada gesekan di dalam proses maka proses adalah ireversibel. Sebuah siklus adalah ireversibel jika ada proses ireversibel pada proses-proses pada siklus tersebut. Maka pada siklus ireversibel, kondisi awal tidak didapati pada akhir siklus.

D. Reversibilitas Proses Termodinamika

1. Isothermal dan Adiabatik

Perlu dicatat bahwa proses atau siklus penuh adalah hal yang ideal. Dalam keadaan sebenarnya, operasi isotermal atau adiabatik lengkap tidak dicapai. Namun demikian keadaan ini bisa diperkirakan. Alasan dari hal tersebut adalah tidak mungkin mentransfer kalor pada temperatur konstan pada operasi isotermal. Lebih jauh, adalah tidak mungkin membuiat silinder non-konduksi pada proses adiabatik. Pada keadaan sebenarnya, proses isotermal bisa dicapai jika proses begitu lambat sehingga kalor yang diserap atau dilepaskan pada laju dimana temperatur tetap konstan. Dengan cara yang sama, proses adiabatik bisa dicapai jika proses terjadi dengan sangat cepat sehingga  tidak ada waktu bagi kalor untuk masuk atau meninggalkan gas.

Dengan pandangan tersebut, proses isotermal dan adiabatik dianggap sebagai proses reversibel.

2.    Volume konstan, tekanan konstan dan pvn konstan

Kita tahu bahwa temperatur benda panas, yang memberikan panas, tetap konstan selama proses, temperatur zat kerja akan bervariasi ketika proses berlangsung. Dalam pandangan ini, ketiga operasi di atas adalah ireversibel. Tetapi hal ini bisa dibuat mendekati reversibilitas dengan memanipulasi temperatur benda panas bervariasi sehingga pada setiap tingkatan temperatur zat kerja tetap konstan. Dalam hal ini, proses volume konstan, tekanan konstan dan pvn konstan dianggap sebagai proses reversibel.

3.Efisiensi Siklus

Didefinisikan sebagai rasio kerja yang dilakukan terhadap kalor yang disuplai selama siklus. Secara matematik, efisiensi siklus: diberikan yangkalor dilakukan yang kerja

η=Kerja yang dilakuan/kalor yang diberikan

Karena kerja yang dilakukan selama satu siklus adalah sama dengan kalor yang

diberikan dikurangi dengan kalor yang dilepaskan, efisiensi siklus bisa juga dinyatakan:

η=Kerja yang diberikan – kalor yang dilepaskan

Kalor yang diberikan

3.    Siklus Carnot

Siklus di buat oleh carnot, yang merupakan ilmuan pertama yang menganalisis  permasalahan efisiensi mesin kalor.Pada mesin carnot, zat kerja melakukan operasi siklus yang terdiri dari dua operasi termal dan dua operasi adiabatik.Diagram P-V da TS dari siklus ditunjukan pada gambar di bawah ini

Mesin yang dibayangkan oleh Carnot mempunyai udara (yang dianggap

mempunyai sifat seperti gas sempurna) sebagai zat kerja yang berada di dalam silinder dimana terdapat piston A yang bergerak tanpa gesekan. Dinding silinder dan piston adalah non-konduktor, tetapi dasar silinder B adalah konduktor dan ditutup oleh penutup terisolasi IC. Mesin diasumsikan bekerja diantara dua sumber dengan kapasitas

yang tak terbatas, satu pada temperatur tinggi dan yang lainnya pada temperatur rendah.

Teorema Carnot adalah pernyataan formal dari fakta bahwa:Tidak mungkin ada mesin yang beroperasi diantara dua reservoir panas yang lebih efisien daripada sebuah mesin Carnot yang beroperasi pada dua reservoir yang sama. Artinya, efisiensi maksimum yang dimungkinkan untuk sebuah mesin yang menggunakan temperature tertentu diberikan oleh efisiensi mesin Carnot.

Mesin Carnot adalah mesin kalor hipotetis yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut siklus Carnot. Model dasar mesin ini dirancang oleh Nicolas Léonard Sadi Carnot, seorang insinyur militer Perancis pada tahun 1824. Model mesin Carnot kemudian dikembangkan secara grafis oleh Émile Clapeyron 1834, dan diuraikan secara matematis oleh Rudolf Clausius pada 1850an dan 1860an. Dari pengembangan Clausius dan Clapeyron inilah konsep dari entropi mulai muncul. Setiap sistem termodinamika berada dalam keadaan tertentu. Sebuah siklus termodinamika terjadi ketika suatu sistem mengalami rangkaian keadaan-keadaan yang berbeda, dan akhirnya kembali ke keadaan semula. Dalam proses melalui siklus ini, sistem tersebut dapat melakukan usaha terhadap lingkungannya, sehingga disebut mesin kalor.

Sebuah mesin kalor bekerja dengan cara memindahkan energi dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin, dan dalam prosesnya, mengubah sebagian energi menjadi usaha mekanis. Sistem yang bekerja sebaliknya, dimana gaya eksternal yang dikerjakan pada suatu mesin kalor dapat menyebabkan proses yang memindahkan energi panas dari daerah yang lebih dingin ke energi panas disebut mesin refrigerator.

Pada diagram di bawah ini, yang diperoleh dari tulisan Sadi Carnot berjudul Pemikiran tentang Daya Penggerak dari Api (Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu), diilustrasikan ada dua benda A dan B, yang temperaturnya dijaga selalu tetap, dimana A memiliki temperatur lebih tinggi daripada B. Kita dapat memberikan atau melepaskan kalor pada atau dari kedua benda ini tanpa mengubah suhunya, dan bertindak sebagai dua reservoir kalor. Carnot menyebut benda A "tungku" dan benda B "kulkas".[1] Carnot lalu menjelaskan bagaimana kita bisa memperoleh daya penggerak (usaha), dengan cara memindahkan sejumlah tertentu kalor dari reservoir A ke B.

Diagram asli mesin Carnot, 1824 Implikasi lain dari teorema Carnot adalah mesin reversibel yang beroperasi antara dua reservoir panas yang sama memiliki efisiensi yang sama pula. Efisiensi maksimum yang dinyatakan pada persamaan diatas dapat diperoleh jika dan hanya jika tidak ada entropi yang diciptakan dalam siklus tersebut. Jika ada, maka karena entropi adalah fungsi keadaan, untuk membuang kelebihan entropi agar dapat kembali ke keadaan semula akan melibatkan pembuangan kalor ke lingkungan yang merupakan proses irreversibel dan akan menyebabkan turunnya efisiensi. Jadi persamaan diatas hanya memberikan efisiensi dari sebuah mesin kalor reversible.

E. Sifat – Sifat Hukum Termodinamika I

        1. Pengertian Isoterm

Semua keadaan dengan suhu yang sama terletak pada kurva disebut

isotherm.Pada gambar menunjukan beberapa Isoterm untuk suhu yang berbeda:suhu dari isotherm tertentu lebih tinggi dari suhu semua isotherm yang terletak dibawahnya dan lebih rendah dari suhu semua isotherm yang terletak diatasnya.Pada suhu yang tinggi isotherm merupakan kurva yang halus yang ditunjukan oleh persamaan 11.1, tetapi pada temperature rendah bentuk isotherm lebih komplek karena gas tidak lagi ideal

      2. Pengertian Isotermal

Pada perubahan isothermal suhu dipertahankan agar konstan(tetap).Hal ini dilakukan dengan menempatkan silinder yang dihubungkandengan sumber air pada suhu yang di inginkan (gambar 11.4b).Silinder mempunyai dinding yang tipis yang terbuat dari bahan yang dapat menghantarkan panas,misalnya tembaga, sehingga panas dengan mudah mengalir secara bolak-balik antara sumber air dan gas.Sumber air cukup besar dengan suhu yang tidak dapat dipengaruhi oleh jumlah perubahan panas dan gas.Selama ekspansi isothermal, panas mengalir ke gas untuk menjaga suhu agar konstan (ingat, suhu gas menurun jika panas terhalangi untuk mengalir ke gas selama ekspansi terjadi).sistem yang mengikuti keadaan isotherm terjadi dari keadaan awal A ke keadaan Akhir B

     3.  Perngertian Adiabatik

Pada perubahan adiabatic tidak ada panas yang dapat masuk atau keluar dari system.Hali ini karena dikelilingi oleh silinder dengan bahan-bahan penyekat seperti asbes atau streafoam (gambar 11.4a).jika gas ideal di kembangkan secara adiabatic, suhu dan tekanan menurun.Sintem tersebut ditunjukan oleh garis penuh AB

4.    Pengertian Isokhorik

Pada perubahan isokhorik volume system dipertahankan agar konstan. Hal ini dilakukan dengan mengapit piston pada posisi tertentu.Keadaan gas diubah dengan memanaskan gas (gambar 11.4c).Ketika piston dipasang,tidak ada kerja yang dilakukan oleh system selama terjadi perubahan.Sistem mengikuti garis AA’

5.    Pengertian Isobarik

Pada perubahan isobaric,tekanan system diertahankan pada tekanan tertentu. Hal ini dilakukan dengan menggunakan tekanan konstan eksternal ke piston. keadaan gas diubah dengan memanaskan sistem tersebut.

  

BAB II

HUKUM TERMODINAMIKA I

A. Hukum  Termodinamika I

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem. Hukum pertama termodinamika adalah konservasi energi.Secara singkat, hokum tersebut menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya.Untuk tujuan termodinamik, perlu lebih spesifik dan menguraikan hukum tersebut secara lebih kuantitatif.Termodinamika memperhitungkan hubungan antara system S, misalnya gas dalam silinder pada gambar 11.1 dan lingkungan ε di sekelilingnya.Lingkungan adalah segala sesuatu yang ada di luar system yang dapat mempengaruhi system, dimana pada banyak kasus termasuk pada sekeliling system.Sistem dan lingkungan merupakan semesta U.

Energi sestem (Es) adalah jumlah energi kinetik molekul-molekul system

( energi termal) dan energi potensial atom-atom dalam molekul (energi kimia).Energi Es bergantung pada keadaan system,berubah ketika keadaan berubah.Misalnya,perubahan isobaric pada gambar 11.4d, sumber panas meningkatkan energi termal system.Jika sumber panas adalah bagian dari lingkungan, energi Eε lingkungan juga berubah.Hukum pertama termodinamika mengatakan bahwa energi Eu semesta

Eu = Es + Eε

Tidak berubah Ini berarti, jika Es dan Eε adalah energi sistem dan lingkungan ketika sistem berada pada satu keadaan dan E’s dan E’ε adalah energi ketika system berada pada keadaan lain, maka :

E’s + E’ε = Es + Eε atau (E’s – Es ) + ( E’ε - E ε )

Seperti sebelumnya, delta digunakan sebagai awalan yang berati “perbedaan dalam“ atau „perubahan dari“.Secara spesifik ΔES adalah energi dari keadaan akhir sistem dikurangi energi dari keadaan awal,

ΔES = E’S – ES

Dan ΔES adalah energi akhir lingkungan dikurangi energi awal

ΔEε = E’ε – Eε

Hubungan simbol-simbol persamaan 11.2 dapat dituliskan :

ΔES + ΔEε = 0 atau

ΔES = - ΔEε hukum pertama 11.3

Ini adalah ungkapan matematika yang sesuai untuk hukum pertama

termodinamika.Persamaan tersebut digunakan untuk menghitung perubahan energy sistem jika perubahan energi lingkungan diketahui, dan serbaliknya

1.    Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa :

“untuk setiap proses, apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan energi dalam ∆U = Q – W “

Jadi dapat dikatakan bahwa hukum I termodinamika menyatakan adanya konsep kekekalan energy”.

Energi dalam sistem merupakan jumlah total semua energi molekul dalam sistem. Apabila usaha dilakukan pada sistem atau sistem memperoleh kalor dari lingkungan, maka energi dalam pada sistem akan naik. Sebaliknya energi dalam akan berkurang apabila sistem melakukan usaha pada linngkungan atau sistem memberi kalor pada lingkungan. Dengan demikian, perubahan energi dalam pada sistem yang tertutup merupakan selisih kalor yang diterima dengan usaha yang dilakukan sistem.

∆U = Q – W         atau            Q = ∆U + W

dengan                                                

∆U  : Perubahan energi dalam (J)

Q     : Kalor yang diterima/dilepas (J)

W    : Usaha (J)

demensi / tanda :

d : + (bila energy system bertambah)
      - (sebaliknya)
Q : + (bila dQ  masuk kedalam system)
       - (bila dQ keluar dari system)
w : + ( bila volume di kompresi )

      - (bila terjadi ekspansi volume)

Hukum pertama termodinamika merupakan hukum kekekalan energi.  Menurut hukum pertama termodinamika, setelah mengalami proses tertentu, sistem berubah dari keadaan 1 ke keadaan 2, maka energi-dalamnya berubah dari U₁ ke U₂. Selama proses itu berlangsung, sistem menerima kalor sebanyak Q dan melakukan usaha sebesar W, sehingga didapat persamaan :

dQ = dU + dW                                                           (persamaan 1)

Q = (U₂  - U₁)  + W                                                    (persamaan 2)

Baik persamaan 1 ataupun persamaan 2 merupakan hukum pertama termodinamika.

Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi kekal adanya, kalau diperhitungkan semua bentuk energi yang timbul. Tidak hanya energi mekanik saja yang harus diperhitungkan, tapi juga energi-dalam dan kalor.

Hukum ini menyatakan pula, bahwa usaha tak dapat diperoleh dengan cuma-cuma. Kalau tidak diberi energi dari luar, sistem yang melakukan usaha itu akan berkurang energi-dalamnya dan pada suatu saat akan habis sehingga sistem akan berhenti. 

Jika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan terasa lebih dingin). Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting dan salah satu bentuk dari hukum kekekalan energi.

Gambar

Sistem yang mengalami perubahan volume akan melakukan usaha dan sistem yang mengalami perubahan suhu akan mengalami perubahan energi dalam. Jadi, kalor yang diberikan kepada sistem akan menyebabkan sistem melakukan usaha dan mengalami perubahan energi dalam. Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi dalam termodinamika atau disebut hukum I termodinamika. Secara matematis, hukum I termodinamika dituliskan sebagai

Q = W + ∆U

Dimana Q adalah kalor, W adalah usaha, dan ∆U adalah perubahan energi dalam. Secara sederhana, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut.

Jika suatu benda (misalnya krupuk) dipanaskan (atau digoreng) yang berarti diberi kalor Q, benda (krupuk) akan mengembang atau bertambah volumenya yang berarti melakukan usaha W dan benda (krupuk) akan bertambah panas (coba aja dipegang, pasti panas deh!) yang berarti mengalami perubahan energi dalam ∆U.

B. Rumus – Rumus

   1.  Hukum Termodinamika I

ΔU = Q − W

Keterangan :

ΔU = perubahan energi dalam (joule)

Q = kalor (joule)

W = usaha (joule)

2. Proses-proses

Isobaris → tekanan tetap

Isotermis → suhu tetap → ΔU = 0

Isokhoris → volume tetap (atau isovolumis atau isometric) → W = 0

Adiabatis → tidak terjadi pertukaran kalor → Q = 0

Siklus → daur → ΔU = 0

3.  Persamaan Keadaan Gas

Hukum Gay-Lussac

Tekanan tetap → V/T = Konstan → V1/T1 = V2/T2

Hukum Charles

Volume tetap → P/T = Konstan → P1/T1 = P2/T2

Hukum Boyle

Suhu tetap → PV = Konstan → P1V1 = P2V2

P, V, T Berubah (non adiabatis)

(P1V1) / (T1) = (P2V2) / (T2)

Adiabatis

P1V1 γ= P2V2γ

T1V1 γ − 1= T2V2γ − 1

γ = perbandingan kalor jenis gas pada tekanan tetap dan volum tetap → γ = Cp/Cv

Usaha

W = P(ΔV) → Isobaris

W = 0 → Isokhoris

W = nRT ln (V2 / V1) → Isotermis

W = − 3/2 nRΔT → Adiabatis ( gas monoatomik)

BAB III          

Contoh perhitungan

Contoh 1

Hitung untuk reaksi berikut ( T = 298 K )

C₃H₇OH(l)  + 9/2 O₂(g) CO₂(g) +  4 H₂O(l)

           

Jika gas O₂ dan CO₂ pada reaksi di atas di anggap sebagai gas ideal, maka pada suhu dan tekanan tetap dengan menggunakan persamaan gas ideal akan di dapat :

           

             perbedaan jumlah mol gas

            _produk - n_reaktan

Pada reaksi di atas

Jadi :

            x 10^-3  kJ mol K^-1 ) (298 K )

            kJ /mol

            kJ/mol

Contoh 2

Panas pembentukan molar standar uap air pada suhu 298 K adalah   kJ/mol dan  hidrogen klorida pada suhu yang sama adalah -90 kJ/mol.

Hitung panas reaksi pada suhu 298 K :

4 HCL + O₂ 2 H₂O + 2 Cl₂

                pada 298 K = [ 2 x ₂O) + O ] - [ 4 x (HCL) + O ]

                                       = [ 2 x (-240 kJ/mol)] - [4 x (-90 kJ/mol)]

             pada 298 K = -120 kJ/mol

Soal No. 4

Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!

(1 atm = 1,01 x 105 Pa)

Pembahasan

Data :

V2 = 4,5 m3

V1 = 2,0 m3

P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa

Isobaris → Tekanan Tetap

W = P (ΔV)

W = P(V2 − V1)

W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule

Soal No. 2

1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar….

A. 60 kJ

B. 120 kJ

C. 280 kJ

D. 480 kJ

E. 660 kJ

Pembahasan

Data :

V1 = 1,5 m3

T1 = 27oC = 300 K

T2 = 87oC = 360 K

P = 2 x 105 N/m2

W = PΔV

Mencari V2 :

V2/T2 = V1/T1

V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3

W = PΔV = 2 x 105(1,8 − 1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 Kj

Soal No. 5

2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!

Pembahasan

n = 2000/693 mol

V2 = 5 L

V1 = 2,5 L

T = 27oC = 300 K

Usaha yang dilakukan gas :

W = nRT ln (V2 / V1)

W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L )

W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule

Soal No. 6

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….

A. 120 J

B. 124 J

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J

Pembahasan

η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %

Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :

η = ( 1 − 400/600) = 1/3

η = ( W / Q1 )

1/3 = W/600

W = 200 J

BAB IV

KESIMPULAN

Termodinamika adalah bidang ilmu yang meliputi hubungan antara panas dan energy lainnya.

Hukum termodinamika di bagi tiga yaitu hokum termodinamika I , hukum termodinamika II dan hukum termodinamika III.

            Hukum termodinamika I menyatakan bahwa “ untuk setiap proses, apabila kalor Q diberikan kepada system dan system melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan energy dalam ∆U = Q – W “

            Sifat-sifat Hukum Termodinamika I yaitu Isoterm, Isotermal, Adiabatik, Isokhorik  dan Isobarik.

            Klasifikasi siklus termodinamika dibagi 2 yaitu Siklus Reversibel dan Siklus Irreversibel.

                                                                                                            

Share this post