Fisika Umum (MA-301) Topik hari ini. Kalor dan Hukum Termodinamika

(1)

Fisika Umum (MA-301)

Topik

hari

_hari

ini

_ini

Kalor

dan

(2)

Kalor

(3)

Hukum

Ke

Nol

Termodinamika

Jika benda A dan B secara terpisah berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga C, maka A dan B dalam kesetimbangan termal satu sama lain

(4)

Skala

Temperatur

_Temperatur

►

Termometer

dapat

di

kalibrasi

dengan

menempatkannya

dalam

kontak

termal

dengan

suhu

lingkungan

yang

dijaga

konstan

.

LingkunganLingkungan bisabisa berupaberupa campurancampuran eses dan air dan air dalam

dalam kesetimbangankesetimbangan termaltermal

JugaJuga bisabisa digunakandigunakan air dan air dan uapuap dalamdalam kesetimbangan

(5)

Skala

Celsius

_Celsius

►

Suhu

dari

campuran

es

dan air

ditetapkan

pada

0º C

NilaiNilai iniini adalahadalah titiktitik bekubeku airair

►

Suhu

campuran

air dan

uap

ditetapkan

pada

100º C

NilaiNilai iniini adalahadalah titiktitik didihdidih airair

►

Selang

antara

titik

-

titik

ini

dibagi

menjadi

100

(6)

Skala

Kelvin

_Kelvin

►

Ketika

tekanan

gas

menuju

nol

,

suhunya

adalah

–

273.15

273.15 º C

º C

►

Suhu

ini

disebut

nol

mutlak

►

Titik

ini

merupakan

titik

nol

dari

skala

Kelvin

––273.15273.15º C = 0 Kº C = 0 K

►

Untuk

mengubah

:

T

C

(7)

Beberapa

Suhu

_Suhu

Kelvin

►

► BeberapaBeberapa mewakilimewakili

suhu

suhu Kelvin Kelvin

►

► CatatanCatatan, , skalaskala iniini

logaritmik

►

► NolNol mutlakmutlak tidaktidak

pernah

(8)

Skala

Fahrenheit

_Fahrenheit

►

Skala

yang

banyak

digunakan

dalam

USA

►

Suhu

titik

beku

adalah

32

32 º

º

►

Suhu

titk

didih

adalah

212

212 º

º

►

(9)

Perbandingan

Skala

_Skala

Suhu

_Suhu

273.15

9

32

5

9

5

C K F C F C

T

=

−

=

+

∆

=

∆

(10)

Pemuaian

Termal

_Termal

►

► PemuaianPemuaian termaltermal sebuahsebuah bendabenda adalahadalah

konsekuensi

konsekuensi daridari perubahanperubahan jarakjarak ratarata--rata rata antaraantara atom

atom atauatau molekulmolekul

►

► PadaPada suhusuhu kamarkamar, , molekulmolekul bervibrasibervibrasi dengandengan

amplitudo

amplitudo yang yang kecilkecil

►

► DenganDengan pertambahanpertambahan suhusuhu, , amplitudoamplitudo pun pun

bertambah

(11)

Pemuaian

Linier (

_{Linier (}

Luas

_Luas

, Volume)

_{, Volume)}

►

► UntukUntuk perubahanperubahan suhusuhu yang yang kecilkecil

►

► KoefisienKoefisien pemuaianpemuaian linier, linier, αα, , bergantungbergantung padapada

bahan

►

► DalamDalam duadua dimensidimensi ((luasluas pemuaianpemuaian))

►

► dan dan dalamdalam tigatiga dimensidimensi (volume (volume pemuaianpemuaian))

t

L

=

_o

∆

α

γ

∆

,

=

2 =

∆

A

_o

t

α

=

β

∆

β

=

∆

(12)

Contoh

Sebuah kabel telepon yang terbuat dari tembaga memiliki panjang 35.0 m pada musim dingin ketika temperaturnya –20.0°C. Berapa pertambahan panjangnya ketika berada dalam musim panas yang temperaturnya 35.0°C?

(13)

Anomali

Air

_Air

►

► PadaPada saatsaat suhusuhu air air meningkatmeningkat daridari 00ºC ºC sampaisampai 4 ºC, air 4 ºC, air

menyusut

menyusut dan dan kerapatannyakerapatannya bertambahbertambah

►

► DiatasDiatas 4 ºC, air 4 ºC, air menunjukanmenunjukan pemuaianpemuaian yang yang sesuaisesuai dengandengan

peningkatan

peningkatan suhusuhu

►

(14)

Energi

(15)

Energi

Internal vs.

_{Internal vs.}

Kalor

_Kalor

►

Energi

internal

, U, , U, adalahadalah energienergi yang yang

diasosiasikan

diasosiasikan dengandengan komponenkomponen mikroskopikmikroskopik daridari sistem

sistem

TermasukTermasuk energienergi kinetikkinetik dan dan potensialpotensial diasosiasikandiasosiasikan dengan

dengan gerakgerak translasitranslasi, , rotasirotasi dan dan vibrasivibrasi acakacak daridari atom

atom atauatau molekulmolekul

JugaJuga termasuktermasuk energienergi potensialpotensial interaksiinteraksi antarantar molekulmolekul ►

► KalorKalor adalahadalah energienergi yang yang ditransferditransfer antaraantara sistemsistem

dan

dan lingkunganlingkungan karenakarena perbedaanperbedaan suhusuhu antaraantara keduanya

keduanya

(16)

Satuan

dari

_dari

Kalor

_Kalor

►

► KaloriKalori

SebuahSebuah satuansatuan historishistoris, , sebelumsebelum hubunganhubungan antaraantara termodinamika

termodinamika dan dan mekanikamekanika dikenaldikenal

SatuSatu kalorikalori adalahadalah jumlahjumlah energienergi yang yang diperlukandiperlukan untukuntuk menaikkan

menaikkan 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 menaikkanmenaikkan suhu

suhu 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

Kalori

Kalori ((kalkal)) CGS

CGS

Satuan

BTU (

BTU (btubtu)) USA & UK USA & UK Joule (J) Joule (J) SI SI

(17)

Kalor

Jenis

_Jenis

►

► SetiapSetiap zatzat memerlukanmemerlukan sejumlahsejumlah energienergi per per satuansatuan

massa

massa yang yang berbedaberbeda untukuntuk mengubahmengubah suhunyasuhunya sebesar

sebesar 11° C° C

BerbandingBerbanding luruslurus dengandengan massamassa ((jadijadi, per , per satuansatuan massa

massa)) ►

►

Kalor

Jenis

, c,

daridari suatusuatu zatzat adalahadalah ukuranukuran daridari

jumlah

jumlah iniini

T

m

Q

c

∆

=

Kalori/g

Kalori/g °C (°C (kal/gkal/g °C )°C ) CGS CGS Satuan Satuan Joule/kg °C (J/kg °C) Joule/kg °C (J/kg °C) SI SI

(18)

Catatan

:

_:

Kalor

_Kalor

dan

_dan

Kalor

_Kalor

Jenis

_Jenis

►

Q = m c ∆T

∆T ∆T adalahadalah suhusuhu akhirakhir dikurangidikurangi suhusuhu awalawal

KetikaKetika suhusuhu naiknaik, ∆T dan , ∆T dan ∆Q ∆Q adalahadalah positifpositif maka

maka energienergi masukmasuk keke sistemsistem

KetikaKetika suhusuhu turunturun, ∆T dan , ∆T dan ∆Q ∆Q adalahadalah negatif

(19)

Konsekuensi

dari

Perbedaan

Kalor

Jenis

►

► AirAir memilikimemiliki kalorkalor jenisjenis

yang

yang lebihlebih tinggitinggi dibandingkan

dibandingkan daratandaratan

►

► PadaPada harihari yang yang panaspanas, ,

udara

udara didi atasatas daratandaratan panas

panas lebihlebih cepatcepat

►

► UdaraUdara panaspanas mengalirmengalir

ke

ke atasatas dan dan udaraudara yang

yang dingindingin bergerakbergerak menuju

menuju pantaipantai

C kg J c C kg J c O H Si o o 4186 700 2 = =

Apa yang terjadi pada malam hari?

Air

(20)

Pertanyaan

Apa yang terjadi pada malam hari?

a. sama

b. kebalikan

c. bukan keduanya

Bagaimana menentukan kalor jenis?

Air

(21)

Kalorimeter

►

Cara

untuk

menentukan

kalor

jenis

suatu

zat

dinamakan

Kalorimetri

►

Kalorimeter

adalah

sebuah

wadah

yang

terbuat

dari

bahan

isolator yang

baik

yang

memungkinkan

kesetimbangan

termal

terjadi

antara

zat

tanpa

adanya

energi

yang

(22)

Kalorimetri

►

► AnalisisAnalisis yang yang dilakukandilakukan dengandengan menggunakanmenggunakan

kalorimeter

►

► KekekalanKekekalan energienergi diaplikasikandiaplikasikan padapada sistemsistem tertutuptertutup ►

► EnergiEnergi yang yang keluarkeluar daridari zatzat yang yang lebihlebih panaspanas sama sama

dengan

dengan energienergi yang yang diserapdiserap oleholeh airair

Q

(23)

Metode

Transfer

_Transfer

Kalor

_Kalor

►

Diperlukan

untuk

mengetahui

laju

energi

yang

ditransfer

►

Diperlukan

untuk

mengetahui

mekanisme

yang

bertanggungjawab

pada

proses

transfer

►

Metodenya

meliputi

KonduksiKonduksi KonveksiKonveksi RadiasiRadiasi

(24)

1.

1. Konduksi

_Konduksi

►

Proses

transfer

dapat

ditinjau

pada

skala

atom

PertukaranPertukaran energienergi antaraantara partikelpartikel--partikelpartikel mikroskopik

mikroskopik akibatakibat tumbukantumbukan

PartikelPartikel yang yang energinyaenerginya lebihlebih rendahrendah memperoleh

memperoleh tambahantambahan energienergi selamaselama prosesproses tumbukan

tumbukan daridari partikelpartikel yang yang energinyaenerginya lebihlebih besar

besar

►

(25)

Contoh

konduksi

_konduksi

►

► VibrasiVibrasi molekulmolekul disekitardisekitar

posisi

posisi kesetimbangankesetimbangan

►

► PartikelPartikel yang yang lebihlebih dekatdekat

dengan

dengan apiapi bervibrasibervibrasi dengan

dengan amplitudoamplitudo yang yang lebih

lebih besarbesar

►

► MenumbukMenumbuk partikelpartikel

tetangga

tetangga dan dan mentransfermentransfer energi

energi

►

► AkhirnyaAkhirnya, , energienergi menjalarmenjalar

ke

ke seluruhseluruh batangbatang

Konduksi

Konduksi dapatdapat terjaditerjadi hanyahanya jikajika terdapat

terdapat perbedaanperbedaan suhusuhu antaraantara duadua bagian

(26)

Konduksi

(

₍

lanjutan

_lanjutan

)

₎

►

► PadaPada lempenganlempengan

memungkinkan

memungkinkan energienergi mengalir

mengalir daridari daerahdaerah bersuhu

bersuhu tinggitinggi keke daerah

daerah yang yang bersuhubersuhu lebih

lebih rendahrendah

L T T kA t Q P = = h − c

(27)

Konduksi

(

₍

lanjutan

_lanjutan

)

₎

►

► A A adalahadalah luasluas penampangpenampang ►

► L = ∆x L = ∆x adalahadalah ketebalanketebalan lempenganlempengan atauatau

panjang

panjang batangbatang

►

► P P dalamdalam Watt, Q Watt, Q dalamdalam Joule dan t Joule dan t dalamdalam

sekon

►

► k k adalahadalah

konduktivitas

termal

daridari materialmaterial

KonduktorKonduktor yang yang baikbaik memilikimemiliki nilainilai k yang k yang tinggitinggi dan

(28)

2.

2. Konveksi

_Konveksi

►

Transfer

energi

akibat

pergerakan

dari

zat

KetikaKetika pergerakanpergerakan dihasilkandihasilkan daridari perbedaanperbedaan kerapatan

kerapatan, , disebutdisebut

konduksi

alami

KetikaKetika pergerakanpergerakan didorong/dipaksadidorong/dipaksa oleholeh “

(29)

Contoh

konveksi

_konveksi

►

► UdaraUdara didi atasatas apiapi

dipanaskan

dipanaskan dan dan mengembang

mengembang

►

► KerapatanKerapatan udaraudara

menurun

►

► MassaMassa daridari udaraudara

memanasi

memanasi tangantangan

►

► AplikasiAplikasi::

RadiatorRadiator

(30)

3.

3. Radiasi

_Radiasi

►

Radiasi

tidak

memerlukan

kontak

fisik

►

Semua

benda

meradiasikan

energi

secara

kontinu

dalam

bentuk

gelombang

elektromagnetik

akibat

dari

vibrasi

termal

molekul

►

(31)

Contoh

Radiasi

_Radiasi

►

► GelombangGelombang elektromagnetikelektromagnetik membawamembawa energienergi

dari

dari apiapi keke tangantangan

►

(32)

Aplikasi

dari

_dari

Radiasi

_Radiasi

►

► PakaianPakaian

KainKain hitamhitam merupakanmerupakan absorperabsorper yang yang baikbaik

KainKain putihputih merupakanmerupakan reflektorreflektor yang yang baikbaik ►

► TermograpiTermograpi

JumlahJumlah energienergi yang yang diradiasikandiradiasikan oleholeh bendabenda dapatdapat diukur

diukur menggunakanmenggunakan termograptermograp ►

► SuhuSuhu BadanBadan

TermometerTermometer radiasiradiasi mengukurmengukur intensitasintensitas daridari radiasiradiasi infra

(33)

Pertanyaan

Penggunaan sekat fiberglas di dinding luar sebuah gedung dimaksudkan untuk meminimalisasi transfer kalor yang melalui proses….

a. konduksi b. radiasi c. konveksi d. penguapan

(34)

Penghambat

Transfer

_Transfer

Energi

_Energi

►

► TermosTermos ►

► DidisainDidisain untukuntuk meminimalisasimeminimalisasi

transfer

transfer energienergi

►

► RuangRuang antaraantara dindingdinding--dindingdinding didi

kosongkan

kosongkan untukuntuk mengurangimengurangi konduksi

konduksi dan dan konveksikonveksi

►

► PermukaanPermukaan perakperak untukuntuk

mengurangi

mengurangi radiasiradiasi

►

(35)

Pemanasan

Global

_Global

►

Contoh

Greenhouse

CahayaCahaya tampaktampak diabsorpsidiabsorpsi dan dan diemisikandiemisikan kembali

kembali sebagaisebagai radiasiradiasi infra infra merahmerah

ArusArus konveksikonveksi dicegahdicegah oleholeh kacakaca

►

Atmosfer

bumi

juga

merupakan

transmiter

yang

baik

bagi

cahaya

tampak

dan

absorper

yang

(36)

Transisi

Fasa

_Fasa

ES

AIR

_AIR

UAP

_UAP

Tambah

panas

Tambah

panas

Tambah

panas

Tambah

panas

Tiga jenis keadaan materi (plasma adalah jenis yang lain)Tiga Tiga jenisjenis keadaankeadaan materimateri (plasma (plasma adalahadalah jenisjenis yang lain)yang lain)

(37)

Perubahan

Fasa

_Fasa

►

Perubahan

fasa

terjadi

ketika

sifat

fisis

dari

zat

berubah

dari

bentuk

yang

satu

ke

bentuk

yang lain

►

Perubahan

fasa

diantaranya

:

PadatPadat keke caircair –– mencairmencair

CairCair keke gas gas –– menguapmenguap

►

Perubahan

fasa

termasuk

perubahan

energi

(38)

Kalor

Laten

_Laten

►

► SelamaSelama perubahanperubahan fasafasa, , jumlahjumlah kalorkalor yang yang

dilepaskan

dilepaskan adalahadalah

Q = m LQ = m L

►

► L L adalahadalah kalorkalor latenlaten daridari zatzat

LatenLaten artinyaartinya tersembunyitersembunyi

►

► PilihPilih tandatanda positifpositif jikajika menambahkanmenambahkan energienergi padapada

sistem

sistem dan dan tandatanda negatifnegatif jikajika energienergi dipindahkandipindahkan daridari sistem

sistem

►

► KalorKalor latenlaten peleburanpeleburan digunakandigunakan untukuntuk pencairanpencairan

atau

atau pembekuanpembekuan

►

► KalorKalor latenlaten penguapanpenguapan digunakandigunakan untukuntuk penguapanpenguapan

atau

(39)

Grafik

(40)

Evaporasi

dan

_dan

Kondensasi

_Kondensasi

►

► EvaporasiEvaporasi adalahadalah perubahanperubahan keadaankeadaan zatzat daridari

wujud

wujud caircair menjadimenjadi wujudwujud gas gas dimanadimana terjadinyaterjadinya pada

pada permukaanpermukaan zatzat caircair

EvaporasiEvaporasi adalahadalah prosesproses pendinginanpendinginan ►

► KondensasiKondensasi adalahadalah kebalikankebalikan daridari prosesproses

evaporasi

evaporasi, , yaituyaitu perubahanperubahan keadaankeadaan zatzat daridari wujud

wujud gas gas menjadimenjadi wujudwujud caircair

(41)

Termodinamika

(42)

Hukum

Pertama

_Pertama

Termodinamika

_{Termodinamika}

►

► BerdasarkanBerdasarkan KonservasiKonservasi

Energi

Energi dalamdalam prosesproses termaltermal, , maka maka:: QQ ► ► panaspanas ►

► PositifPositif jikajika energienergi berpindahberpindah keke

dalam

dalam sistemsistem

WW

►

► UsahaUsaha

►

► PositifPositif jikajika usahausaha yang yang

dilakukan

dilakukan oleholeh sistemsistem padapada sekitarnya

sekitarnya. .

UU

►

► EnergiEnergi dalamdalam

►

► PositifPositif jikajika temperaturtemperatur naiknaik. .

∆U

Q Positif W Positif Panas masuk Usaha keluar

∆ ∆∆

∆U = Q – W

(43)

Hukum

Pertama

_Pertama

Termodinamika

_{Termodinamika}

►

Hubungan

antara

U, W,

dan

Q

dapat

dinyatakan

sebagai

berikut

∆U = U

∆U = U_f_f –– UU_i_i = Q + (= Q + (-- W)W) Q = ∆U + W

Q = ∆U + W

►

Panas

neto

yang

ditambahkan

pada

suatu

sistem

sama

dengan

perubahan

energi

dalam

sistem

ditambah

usaha

yang

dilakukan

(44)

Aplikasi

hukum

Pertama

Termodinamika

1.

1. Sistem

Sistem

Terisolasi

►

Sebuah

sistem

terisolasi

tidak

dapat

berinteraksi

dengan

sekitar

.

►

Tidak

ada

perpindahan

energi

yang

terjadi

dan

tidak

ada

usaha

yang

dilakukan

.

►

Oleh

karena

itu

energi

dalam

pada

sistem

(45)

Aplikasi

Hukum

Pertama

Termodinamika

2.

2. Proses

Proses

Siklus

►

Proses

siklus

adalah

suatu

proses

dimana

keadaan

awal

dan

keadaan

akhir

sama

.

U

_f_f

= U

_i_i

dan

Q =

-

W

►

Jumlah

usaha

yang

dikerjaan

oleh

gas

pada

setiap

siklus

sama

dengan

luas

area

di

dalam

kurva

tertutup

yang

digambarkan

pada

(46)

3.

3. Proses

_Proses

Isotermal

_Isotermal

►

► IsotermalIsotermal berartiberarti temperaturtemperatur

konstan

►

► SilinderSilinder Dan Gas Dan Gas beradaberada dalamdalam

kontak

kontak termaltermal dengandengan sumbersumber energi

energi yang yang besarbesar. .

►

► DenganDengan demikiandemikian melaluimelalui

pemanasan

pemanasan energienergi akanakan berpindah

berpindah keke dalamdalam gas.gas.

►

► EkspansiEkspansi gas gas dandan menurunanmenurunan

tekanan

tekanan akanakan mempertahankanmempertahankan temperatur

temperatur tetaptetap konstankonstan. .

►

► UsahaUsaha yang yang dilakukandilakukan adalahadalah

negatif

negatif seiringseiring dengandengan bertambahnya

(47)

4.

4. Proses

_Proses

Adiabatik

_Adiabatik

►

► PertukaranPertukaran energienergi yang yang diakibatkandiakibatkan oleholeh panaspanas

sama

sama dengandengan nolnol. .

►

► UsahaUsaha yang yang dilakukandilakukan samasama dengandengan perubahanperubahan

energi

energi dalamdalam sistemsistem..

►

Jika

suatu

proses

tidak

ada

pertukaran

panas

akan

terjadi

sangat

cepat

►

Di

dalam

suatu

ekspansi

adiabatik

,

usaha

yang

dilakukan

adalah

negatif

dan

energi

dalam

(48)

5.

5. Proses

_Proses

Isovolum

_Isovolum

►

Tidak

terjadi

perubahan

volume,

sehingga

tidak

ada

usaha

yang

bekerja

.

►

Pernambahan

energi

ke

dalam

sistem

menyebabkan

energi

dalam

naik

. Dan

temperatur

(49)

Hukum

Pertama

dan

Metabolisme

Tubuh

Manusia

►

► HukumHukum pertamapertama termodinamikatermodinamika dapatdapat diaplikasikandiaplikasikan

pada

pada metabolismemetabolisme tubuhtubuh manusiamanusia. .

►

► EnergiEnergi dalamdalam yang yang disimpandisimpan tubuhtubuh manusiamanusia diubahdiubah

bentuknya

bentuknya sesuaisesuai dengandengan kebutuhankebutuhan organ organ tubuhtubuh kitakita yaitu

yaitu untukuntuk melakukanmelakukan usahausaha berupaberupa panaspanas. .

►

► LajuLaju metobolismemetobolisme (∆U / ∆T) (∆U / ∆T) adalahadalah berbandingberbanding luruslurus

laju

laju pengkonsumsianpengkonsumsian oksigenoksigen terhadapterhadap volume. volume.

TingkatTingkat lajulaju metabolismemetabolisme ((untukuntuk memeliharamemelihara dandan menjalankan

menjalankan organ/ organ/ bagianbagian badanbadan, , dlldll.) .) adalahadalah sekitar

(50)

Variasi

Laju

_Laju

Metabolisme

_Metabolisme

Fig. T12.1, p. 369 Slide 11

(51)

MESIN PANAS

►

Mesin

panas

adalah

suatu

alat

yang

mengkonversi

energi

internal

menjadi

bentuk

lain yang

bermanfaat

,

seperti

elektrik

atau

daya

mekanis

.

►

Suatu

mesin

panas

membawa

unsur

untuk

bekerja

(52)

Mesin

Panas

_Panas

►

► EnergiEnergi ditransferditransfer daridari

suatu

suatu sumbersumber padapada suatusuatu temperatur

temperatur tinggitinggi ( ( QQ_h_h))

►

► PekerjaanPekerjaan dilaksanakandilaksanakan

oleh

oleh mesinmesin/motor /motor tersebuttersebut (

( WW_eng_eng))

►

► EnergiEnergi dibuangdibuang keke suatusuatu

temperatur

temperatur yang yang lebihlebih rendah

(53)

Mesin

Panas

_Panas

►

► SelamaSelama prosesnyaprosesnya berupaberupa siklus

siklus, , makamaka ∆U = 0

∆U = 0

EnergiEnergi dalamdalam awalawal samasama dengan

dengan energienergi dalamdalam akhir

akhir. .

►

► makamaka, Q, Q

net

net = W= Wengeng ►

► UsahaUsaha yang yang dilakukandilakukan oleholeh mesin

mesin kalorkalor samasama dengandengan jumlah

jumlah energienergi yang yang diserapdiserap oleh

oleh mesinmesin. .

►

► UsahaUsaha adalahadalah saasaa dengandengan luas

luas didi daladala kurvakurva tertutuptertutup pada

(54)

Efisiensi

Termal

pada

sebuah

Mesin

Panas

►

► EfisiensiEfisiensi termaltermal didefinisikandidefinisikan sebagaisebagai rasiorasio antaraantara

kerja

kerja 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 QQ

c

c = 0= 0

TidakTidak adaada energienergi yang yang dibuangdibuang keke reservoir reservoir dingindingin. .

h c h c h h eng Q Q Q Q Q Q W − = − = = 1 e

(55)

Hukum

Kedua

_Kedua

Termodinamika

_{Termodinamika}

►

Tidak

mungkin

bagi

sebuah

mesin

panas

yang

bekerja

secara

siklis

untuk

tidak

menghasilkan

efek

lain

selain

menyerap

panas

dari

suatu

tandon

dan

melakukan

sejumlah

usaha

yang

ekivalen

.

ArtinyaArtinya QQ_c_c tidaktidak samasama dengandengan nolnol

►

►SebagianSebagian QQ

c

c harusharus dibuangdibuang keke lingkunganlingkungan..

DenganDengan demikiandemikian ηη tidaktidak samasama dengandengan 100%

(56)

Pompa

Panas

_Panas

dan

_dan

Lemari

_Lemari

Es

_Es

►

Mesin

panas

dapat

bekerja

kebalikannya

MasukkanMasukkan energienergi

EnergiEnergi disadapdisadap daridari reservoir yang reservoir yang dingindingin

EnergiEnergi ditransferditransfer keke reservoir yang reservoir yang panaspanas ►

► ProsesProses mesinmesin panaspanas iniini bekerjabekerja sebagaisebagai

pompa

pompa panaspanas..

LemariLemari eses merupakanmerupakan salahsalah satusatu conthconth pompapompa panas

panas

(57)

Entropi

►

► VariabelVariabel keadaankeadaan yang yang berhubunganberhubungan dengandengan

Hukum

Hukum keduakedua termodinamikatermodinamika adalahadalah EntropiEntropi. .

►

► PerubahanPerubahan entropientropi dinyatakandinyatakan dengandengan ∆S, ∆S, yaituyaitu

panas

panas yang yang harusharus ditambahkanditambahkan padapada sistemsistem dalamdalam suatu

suatu prosesproses reversibelreversibel untukuntuk membawanyamembawanya daridari keadaan

keadaan awalnyaawalnya keke keadaankeadaan akhirnyaakhirnya QQ_r_r dibagidibagi dengan

dengan temperaturtemperatur absolutabsolut T T padapada sistemsistem dalamdalam interval

(58)

Entropi

►

► SecaraSecara matematismatematis

►

► PersamaanPersamaan iniini hanyahanya dapatdapat diterapkanditerapkan padapada

bagian

bagian prosesproses yang yang reversibelreversibel, , walaupunwalaupun pada

pada kenyataannyakenyataannya sistemsistem merupakanmerupakan irreversibel

irreversibel. .

UntukUntuk menghitungmenghitung besarnyabesarnya entropientropi untukuntuk prosesproses irreversibel

irreversibel dimodelkandimodelkan sebagaisebagai prosesproses reversibelreversibel. . ►

► KetikaKetika energienergi diserapdiserap, Q , Q berhargaberharga positifpositif dandan

entropi

entropi akanakan naiknaik. .

►

► KetikaKetika energienergi dibuangdibuang, Q , Q akanakan berhargaberharga

negatif

negatif dandan entropientropi akanakan turunturun..

T Q S = r ∆

(59)

Beberapa

Tambahan

Mengenai

Entropi

►

► HukumHukum keduakedua TermodinamikaTermodinamika dinyatakandinyatakan

dalam

dalam entropientropi: “: “SuatuSuatu prosesproses alamalam brubahbrubah daridari keadaan

keadaan seimbangseimbang mulamula--mulamula keke kedaankedaan seimbang

seimbang yang lain, yang lain, berlangsungberlangsung dalamdalam araharah yang

yang menyebabkanmenyebabkan entropientropi alamalam ituitu naiknaik””

►

► ProsesProses yang yang terjaditerjadi secarasecara alamiahalamiah disebutdisebut

proses

proses spontanspontan..

►

► ContohnyaContohnya, , besibesi berkaratberkarat, air , air engalirengalir keke tempattempat

yang

yang lebihlebih rendahrendah, , dandan bendabenda jatuhjatuh keke bawahbawah..

►

► ProsesProses yang yang sebaliknyasebaliknya tidaktidak pernahpernah terjaditerjadi. .

Tidak

Tidak mungkinmungkin air air mengalirmengalir daridari tempattempat rendahrendah ke

ke tempattempat yang yang tinggitinggi. . UntukUntuk mengalirkannyamengalirkannya memerlukan

(60)

Beberapa

Tambahan

Mengenai

Entropi

►

► EntropiEntropi menyatakanmenyatakan

ukuran

ketidakteraturan

suatusuatu

sistem

sistem..

►

► MisalnyaMisalnya suatusuatu gas gas dalamdalam sebuahsebuah tabungtabung, ,

molekul

molekul--molekulnyamolekulnya bergerakbergerak secarasecara acakacak, , besarbesar dan

dan araharah kecepatankecepatan molekulmolekul tidaktidak beraturanberaturan. . Makin

Makin tidaktidak teraturteratur kecepatankecepatan molekulmolekul--molekulmolekul gas,

gas, makinmakin tinggitinggi entropientropi gas gas ituitu. . KalauKalau suatusuatu gas gas dipanaskan

dipanaskan, , entropinyaentropinya naiknaik, , dandan kalaukalau gas gas ituitu didinginkan