Chapter 4 ENERGY ANALYSIS OF CLOSED SYSTEMS Thermodynamics: An Engineering Approach Seventh Edition in SI Units Yunus A. Cengel, Michael A. Boles McGraw-Hill, 2011 Chapter 4 ENERGY ANALYSIS OF CLOSED SYSTEMS Lecture Slide: Yosua Heru Irawan

Objectives Menganalisis kerja moving boundary (P dV) pada otomotif engine dan kompresor. hukum pertama termodinamika sebagai pernyataan prinsip konservasi energi untuk sistem tertutup (massa tetap). Menyusun persamaan kesetimbangan energi pada closed systems Menentukan specific heat pada constant volume dan constant pressure Menggunakan specific heat untuk proses perhitungan perubahan internal energy dan enthalpy pada gas ideal Mendiskripsikan incompressible substance dan menentukan internal energy dan enthalpy nya. Menyelesaiakan persoalan keseimbangan energy pada closed system yang melibatkan interaksi kalor dan kerja

MOVING BOUNDARY WORK Moving boundary work (P dV work): Ekspansi dan kompresi bekerja di perangkat piston-silinder. Wb is positive  for expansion Wb is negative  for compression The work associated with a moving boundary is called boundary work.

The boundary work done during a process depends on the path followed as well as the end states. The area under the process curve on a P-V diagram is equal, in magnitude, to the work done during a quasi-equilibrium expansion or compression process of a closed system.

Ex 4-1   Jawab: Karena volume tank konstan (proses constant volume) maka tidak ada boundary work yang dilakukan selama proses

EX. 4-3  

Ex. 4-2  

SPECIFIC HEATS Specific heat at constant volume, cv: Energi yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satuan massa suatu zat sebesar satu derajat dengan volumenya dipertahankan konstan. Specific heat at constant pressure, cp: Energi yang diperlukan untuk menaikkan Temperatur satuan massa suatu zat sebesar satu derajat saat tekanan dipertahankan konstan. Constant-volume and constant-pressure specific heats cv and cp (values are for helium gas).

cp is always greater than cv True or False? cp is always greater than cv The equations in the figure are valid for any substance undergoing any process. cv and cp are properties. cv is related to the changes in internal energy and cp to the changes in enthalpy. A common unit for specific heats is kJ/kg·°C or kJ/kg·K. Are these units identical? Formal definitions of cv and cp.

INTERNAL ENERGY, ENTHALPY, AND SPECIFIC HEATS OF IDEAL GASES Joule showed using this experimental apparatus that u=u(T) Internal energy and enthalpy change of an ideal gas For ideal gases, u, h, cv, and cp vary with temperature only.

Ex. 4-10  

A. temperatur akhir dapat dihitung dengan persamaan gas ideal B. kerja yang dihasilkan dapat dihitung dari luas area dibawah kurva pada diagram P-V C. keseimbangan energi pada kasus yang diamati dapat dituliskan dengan persamaan berikut: Untuk mencari kalor yg di inputkan, maka perlu dicari masa udara dengan persamaan gas ideal.

Internal energi (u) didapat dari table A-17 (property ideal gas-air) Kalor yang di inputkan dapat dihitung dengan persmaan berikut:

INTERNAL ENERGY, ENTHALPY, AND SPECIFIC HEATS OF SOLIDS AND LIQUIDS Incompressible substance: A substance whose specific volume (or density) is constant. Solids and liquids are incompressible substances.

Internal Energy Changes Enthalpy Changes The enthalpy of a compressed liquid Usually a more accurate relation than

Ex. 4-12  

Kesetimbangan energi dari kasus yg ada dapat dituliskan: Karena sistem terdiri dari 2 substance, maka kesetimbangan energi menjadi:    

Latihan 1 (4-8)