Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

14. TERMAL DAN HUKUM I TERMODINAMIKA. 14.1 Panas (Heat) Panas, sering disebut kalor, disimbolkan dgn Q, adalah energi yang dipindahkan antara sistem dan.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "14. TERMAL DAN HUKUM I TERMODINAMIKA. 14.1 Panas (Heat) Panas, sering disebut kalor, disimbolkan dgn Q, adalah energi yang dipindahkan antara sistem dan."— Transcript presentasi:

1 14. TERMAL DAN HUKUM I TERMODINAMIKA

2 14.1 Panas (Heat) Panas, sering disebut kalor, disimbolkan dgn Q, adalah energi yang dipindahkan antara sistem dan lingkungannya yang disebabkan adanya perbedaan temperatur. Gambar 14.1 Sistem dan lingkungannya Lingkungan T E T S > T E Sistem T S ( a) Lingkungan T E T S < T E Sistem T S Lingkungan T E T S = T E Sistem T S (b)(b) (c)(c) Q Q

3 Panas disebut juga energi termal atau energi dalam yang merupakan gabungan energi kinetik dan potensial yang dihasilkan oleh gerakan acak dari atom dan molekul di dalam sistem. Energi juga dapat dipindahkan antara sistem dan lingkungannya dengan bantuan kerja, disimbolkan dengan W. Panas dan kerja merupakan energi yang berpindah antara sistem dan lingkungannya.

4 14.2 Satuan Energi Panas Salah satu satuan dari energi panas adalah kalori, yang didefinisikan sebagai jumlah panas yang dapat meningkatkan temp. 1 gram air dari 14,5 0 C ke 15,5 0 C. Satuan lainnya adalah British Thermal Unit (Btu) yang didefinisikan sbg jumlah panas yg dapat meningkatkan temperatur air 1 lb air dari 63 0 F ke 64 0 F. Tahun 1948 digunakan sistem satuan SI yaitu Joule. Satu kalori didefinisikan sebagai 4,1860 J. Hubungan antara satuan energi panas. 1 J = 0,2389 kal = 9,481 x 10 –4 Btu 1 Btu = 1055 J = 252,0 kal 1 kal = 3,969 x 10 –3 Btu = 4,186 J

5 14.3 Penyerapan Panas oleh benda Padat dan Cair Kapasitas Panas Kapasitas panas, disimbolkan dengan C, adalah konstanta proporsional antara jumlah energi panas dan perubahan temperatur yang diakibatkannya. Q = C (T f – T i ) (14.1) T i dan T f adalah temp. awal dan akhir dari sistem Panas Jenis Panas jenis didefinisikan sebagai kapasitas panas per satuan massa, dan disimbolkan dengan c. Sehingga persamaan (14.1) menjadi Q = c m (T f – T i ) (14.2) T i dan T f adalah temp. awal dan akhir dari sistem.

6 Tabel 14.1 Panas Jenis pada Temperatur Ruang Panas Jenis kal/g.KJ/kg.K Timah0, Tungsten0, Perak0, Tembaga0, Aluminium0, Kuningan0, Granit0,19790

7 lanjutan Tabel 14.1 Panas Jenis pada Temperatur Ruang Panas Jenis kal/g.KJ/kg.K Glass0,20840 Es (–10 0 C) 0, Merkuri 0, Ethyl Alkohol 0, Air Laut 0, Air 1,

8 Panas Transformsi (Heat of Transformation) Jika terjadi penyerapan atau pelepasan panas, baik oleh benda padat maupun cair, temperatur objek bisa tidak berubah, jika panas yang diserap digunakan untuk merubah fasa dari objek. Jumlah panas per satuan massa yang harus dipindahkan pada saat objek mengalami perubahan fasa disebut Panas Transformasi dan disimbolkan dengan L. Jika objek mempunyai massa m mengalami perubahan fasa secara keseluruhan, maka total panas yang dipindahkan adalah Q = Lm (14.3)

9 Apabila terjadi perubahan fasa dari cair ke gas (objek menyerap panas) atau perubahan fasa dari gas ke cair (objek melepas panas), maka panas transformasi disebut panas penguapan, disimbolkan dengan L V. Untuk air pada temperatur uap atau didih normal, L V = 539 kal/g = 40,7 kJ/mol = 2260 kJ/kg (14.4) Cair Gas LVLV LVLV

10 Apabila terjadi perubahan fasa dari fasa padat ke fasa cair (objek menyerap panas) atau perubahan fasa dari fasa cair ke fasa padat (objek melepas panas), maka panas transformasi disebut panas fusi dan disimbolkan dengan L F. Untuk air pada temperatur leleh dan beku normal, L F = 79,5 kal/g = 6,01 kJ/mol = 333 kJ/kg (14.5) Padat Cair LFLF LFLF

11 Tabel 14.2 Panas Transformasi Titik Lebur (K) Panas Fusi (L F ) (kJ/kg) Titik Didih (K) Panas Penguapan (L V ) (kJ/kg) Hidrogen14,058,020,3455 Oksigen54,813,990,2213 Merkuri23411, Air Timah60123, Perak Tembaga

12 Contoh 14.1 Hitung energi yang diperlukan agar es yang mempunyai massa 720 g dan temperatur –10 0 C berubah fasa menjadi cair dan mencapai temperatur 15 0 C Penyelesaian Langkah 1 Naikkan temperatur dari –10 0 C ke titik lebur, yaitu 0 0 C dengan menyerap panas sebesar Q 1 = c es m (T f – T i ) (14.2) c = 2220 J/kg.K; m = 0,72 kg T i = –10 0 C = K ; T f = 0 0 C = K Q = (2220 J/kg.K)(0,72 kg)(273 0 K – K) = J = 15,984 kJ

13 Langkah 2 Perubahan fasa dari padat ke cair dengan menyerap panas sebesar Q 2 = L F m (14.3) L F = 333 J/kg; m = 0,72 kg Q 2 = (333 kJ/kg)(0,72 kg) = 239,8 kJ

14 Langkah 3 Naikkan temperatur dari 0 0 C ke 15 0 C dengan menyerap panas sebesar Q 3 = c cair m (T f – T i ) (14.2) c = 4190 J/kg.K; m = 0,72 kg T i = 0 0 C = K ; T f = 15 0 C = K Q 3 = (4190 J/kg.K)(0,72 kg)(288 0 K – K) = J = 45,25 kJ Total panas yang diserap untuk mengubah fasa es pada temperatur –10 0 C ke fasa cair temperatur 15 0 C adalah Q total = Q 1 + Q 2 + Q 3 = 15,984 kJ + 239,8 kJ + 45,25 kJ = 301,034 kJ

15 14.4 Hukum I Termodinam ika  Perubahan energi dalam pada sistem tertutup sama dengan panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi kerja yang dilakukan oleh sistem . Dalam bentuk formula dinyatakan sebagai  E int = E int, f – E int, i = Q – W (14.6) Q = panas total ditambahkan ke sistem W = kerja total yang dilakukan oleh sistem (14.7)

16 Perhatikan! Jika Q keluar dari sistem, maka nilai Q negatif Jika Q masuk ke sistem, maka nilai Q positif Jika W keluar dari sistem, maka nilai W positif Jika W masuk ke sistem, maka nilai W negatif Peningkatan energi dalam berarti peningkatan temperatur, begitu juga sebaliknya.

17 14.5 Proses Termodinamika Proses Adiabatik, yaitu proses yg berlangsung tanpa adanya perpindahan panas dari sistem ke lingkungan. Berarti Q = 0. Sehingga pers.(14.6) menjadi  E int = – W (14.8) Jika kerja dilakukan oleh sistem, maka dikatakan kerja kositif. Sebaliknya jika kerja dilakukan pada sistem maka dikatakan kerja negatif.

18 Gambar 14.1 Proses Adiabatik W < 0 Tekanan Volume i f

19 Proses Volume konstan, yaitu proses yang berlangsung dengan cara menjaga volume silinder konstan. Artinya tidak ada gerakan silinder, sehingga W = 0. Dari persamaan (14.6) didapat  E int = Q(14.9) Jika panas dimasukkan ke dalam sistem maka energi dalam dari sistem akan meningkat. Sebaliknya jika sejumlah panas dikeluarkan dari sistem maka energi dalam akan menurun.

20 Tekanan Volume i f Gambar 14.2 Proses Volume Konstan

21 Proses Tertutup, yaitu proses yang kembali ke keadaan awal setelah berlangsung proses pertukaran panas dan kerja, sehingga persamaan (14.6) menjadi Q = W(14.10) Tekanan Volume W net < 0 f i ▸ ▸ Gambar 14.3 Proses Tertutup

22 Proses Ekspansi Bebas, adalah proses adiabatis tanpa ada kerja yang masuk maupun keluar sistem. Artinya Q = 0 dan W = 0. Jadi  E int = 0(14.11)                                                                                              Gambar 14.4 Proses Ekspansi Bebas     

23 Tabel 14.3 Hukum Pertama Termodinamika  E int = Q – W ProsesBatasanKonsekuensi AdiabatikQ = 0  E int = – W Volume KonstanW = 0  E int = Q Siklus Tertutup  E int = 0 Q = W Ekspansi BebasQ = W = 0  E int =0

24 Contoh 14.2 Sejumlah 1,00 kg air dengan temperatur C dan berada pada fasa cair akan dikonversikan menjadi uap (steam) air dengan temperatur tetap C (lihat gambar berikut). Volume awal 1,00 x m 3 dalam kondisi cair ke volume akhir 1,671 m 3 dalam bentuk uap. a)Tentukan kerja yang dilakukan sistem selama proses berlangsung! b)Berapa banyak panas yang harus ditambahkan ke sistem selama proses berlangsung? c)Berapakah besar perubahan energi dalam selama proses berlangsung? Penyelesaian

25 W Q m = 1,00 kg; V f = 1,671 m 3 V i = 1,00 x 10 –3 m 3 ; t = C a)Kerja yang dilakukan sistem selama proses berlangsung! W = (1,01 x 10 5 Pa)(1,671 m 3 – 1,00 x 1,00 x 10 –3 m 3 = 1,69 x 10 5 J = 169 kJ

26 b) Panas yang harus ditambahkan ke sistem selama proses berlangsung adalah Q = L V m = (2260 kJ/kg)(12,00 kg) = 2260 kJ. c)Perubahan energi dalam selama proses berlangsung  E int = Q – W = 2260 kJ – 169 kJ = 2091 kJ.

27 Latihan 1.Sejumlah gas berekspansi dari 1,0 ke 4,0 m 3, sedangkan tekanannya menurun dari 40 ke 10 Pa. Tentukan kerja yang dilakukan oleh gas jika perubahan tekanan terhadap volume ditunjukkan oleh masing-masing proses pada gambar berikut. Pressure (Pa) Volume (m 3 ) C B A

28 2.Suatu sistem termodinamika bergerak dari titik A ke titik B, dan selanjutnya kembali ke A melalui titik C. Proses tersebut ditunjukkan oleh lintasan ABCA pada diagram p-V berikut. (a) Lengkapi tabel berikut dengan tanda + atau – (b) Tentukan kerja yang dilakukan pada siklus ABCA. Pressure (Pa) Volume (m 3 ) C B A QW  E int A  BA  B B  CB  C C  AC  A

29 14.6 Perpindahan Panas Perpindahan panas merupakan peristiwa atau proses mengalirnya panas (kalor) dari satu titik ke titik yang lainnya dalam suatu medium. Peristiwa perpindahan panas berkaitan dengan laju dan tergantung dengan jenis mediumnya. Peristiwa perpindahan panas terdiri dari tiga mekanisme, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.


Download ppt "14. TERMAL DAN HUKUM I TERMODINAMIKA. 14.1 Panas (Heat) Panas, sering disebut kalor, disimbolkan dgn Q, adalah energi yang dipindahkan antara sistem dan."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google