Hukum Termodinamika 2

Hukum Termodinamika I Menetapkan adanya suatu ekivalensi antara panas dan kerja Digunakan untuk menghubungkan dan menentukan tipe-tipe energi yang terlibat dalam suatu proses Atau menyatakan bahwa sewaktu proses berlangsung terdapat suatu kesetimbangan energi. Merupakan pernyataan dari hukum kekekalan energi Tidak menyatakan arah dari proses atau perubahan keadaan yang berlangsung dan apakah perubahan itu reversible atau irreversible.

Hukum Termodinamika II menyatakan : Jika tidak ada kerja dari luar, panas tidak dapat merambat secara spontan dari suhu rendah ke suhu tinggi ( R.Clausius) Tidak ada alat yang dapat beroperasi sedemikian rupa, sehingga dapat mengubah seluruh panas yang diserap menjadi kerja secara sempurna (Kelvin-Planck) Mesin Carnot adalah salah satu mesin reversible yang menghasilkan daya paling ideal. Mesin ideal memiliki efisiensi maksimum yang mungkin dicapai secara teoritis ( Sadi Carnot)

Hukum Termodinamika II Memberikan batasan-batasan tentang arah yang dijalani suatu proses. Memberikan kriteria apakah proses itu reversible atau irreversible. Akibat dari hukum termodinamika 2 ialah perkembangan dari suatu sifat phisik alam yang disebut entropi. Perubahan entropi menentukan arah yang dijalani suatu proses. Setiap proses spontan dalam suatu sistem yang terisolasi akan meningkat entropinya

Sadi Carnot Konsep siklus efisiensi Dikembangkan adanya mesin uap panas kerja

Siklus Carnot qin TA qout TB V3 V2 V4 V1 3 2 4 1 P V wp wt

Keterangan : Proses Adiabatik 2  3 : Pemampatan 4  1 : ekspansi Proses Isotemal 1  2 : Pemampatan 3  4 : ekspansi

Sumber panas QH W QC Penampung panas

Menghitug eff mesin Carnot Wnet = WAB + WBC + WCD + WDA Proses BC dan DA : adiabatis dan reversible (Q=0) Hukum Termodinamika I : dE = Q –W Disubstitusikan ke pers Wnet:

Wnet = WAB + WBC + WCD + WDA = WAB + WCD = WAB + WCD

Proses AB : Isotermal Q1 = WAB = RT1 ln (PA/PB)

Menghitung W PV = RT ,( untuk 1 mol) W= P dV = (RT/V) dV Proses AB : dW = RT (dV/V) = RT ln V = RT ln (VB/VA) = RT ln (PA/PB)

Proses BC: Untuk adiabatik dan reversible : Proses AD : Maka : PB/PC=PA/PD PB/PA =PC/PD, maka PC/PD=PB/PA Ini disubstitusikan ke pers eff th ( )

Sehingga :

Contoh Baja pijar sebanyak 75 lb , suhu 800 0F, kapasitas panas baja 0,12 BTU/(lb.oR) dicampurkan kedalam minyak 300 lb, suhu 70 oF, kapasitas panas minyak 0,6 BTU/(lb. oR). Jika tidak ada panas hilang , berapa entropinya untuk a). Baja. b). Minyak. c). Kedua-duanya.

PR Suatu alat perpindahan panas digunakan untuk mendinginkan minyak menggunakan air pendingin dengan laju alir masuk 10.000 lbm/jam pada 70 0F. Minyak panas masuk HE pada 300 0F dengan kecepatan 5000 lbm/jam dan keluar pada 150 0F. Jika kapasitas panas spesifik rata-rata minyak 0,6 BTU/(lbm.0R) dan diasumsikan tidak ada panas yang dibuang ke sekeliling.

Hitung : Perubahan entropi pada minyak Perubahan entropi total selama proses dan apakah proses berlangsung reversible atau irreversible. Berapa kerja yang didapat jika pendinginan minyak itu digunakan sebagai sumber panas pada siklus Carnot dengan temperatur pembuangan 90 0F

Menaikkan efisiensi mesin Carnot Sebuah mesin Carnot yang menggunakan sumber suhu tinggi 800 K mempunyai efisiensi 20 %. Untuk menaikkan efisiensi menjadi 36 %, berapakah suhu sumber tinggi harus dinaikkan?

Jawab  

Hitung perubahan entropi untuk air yang dipanaskan dan zat pemanas, dan perubahan entropi total bila 10 lbm/j air dipanaskan dari 60 menjadi 150 0F, Dengan satutated steam 100 psia Dengan superheated steam pada 50 psia, 350 oF