T E R M O D I N A M I K A d c

Mata Pelajaran : Fisika Topik : Termodinamika Kelas/Program : XI / IPA Semester : 2

Menganalisis dan menerapkan hukum termodinamika S T A N D A R K O M P E T E N S I Menganalisis dan menerapkan hukum termodinamika

MENU UTAMA PERUBAHAN KEADAAN GAS USAHA YANG DILAKUKAN GAS HUKUM I TERMODINAMIKA SIKLUS CARNOT SIKLUS OTTO HUKUM II TERMODINAMIKA SELESAI

P E R U B A H A N K E A D A A N G A S Berdasarkan hukum Boyle-Gay Lussac, persamaan keadaan gas dapat dituliskan sebagai : P1V1 P2V2 T1 T2 P2,V2,T2 P1,V1,T1

G R A F I K P-V , P-T dan V-T Grafik 1 Grafik 2 Grafik 3 P V P P V T T V T T P berbanding lurus dengan T V berbanding lurus dengan T P berbanding terbalik dengan V

USAHA YANG DILAKUKAN GAS Besarnya usaha yang dilakukan gas adalah W = ∫ P.dV dv P = F.A

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ISOBARIK Grafik proses isobarik P W = P.ΔV P Besaran ini tidak lain adalah luasan kurva pada grafik P-V W V ΔV

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ISOTERMIS W = n R T ln (V2/V1) atau W = - n R T ln (P2/P1) P1 P2 V V1 V2

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ISOKHORIK Grafik proses isokhorik Pada proses isokhorik tidak terjadi perubahan volume (ΔV = 0), sehingga besarnya usaha luar yang dilakukan oleh gas adalah P W = 0 V

USAHA YANG DILAKUKAN GAS PADA PROSES ADIABATIK Grafik proses Adiabatik Pada proses ini tidak ada kalor yang diserap atau dilepas, sehingga usaha luar yang dilakukan oleh gas berasal dari perubahan energi dalam gas P P1 P2 ΔU = -W V V1 V2

SOAL LATIHAN Suatu gas ideal dalam suatu silinder dalam suatu piston volume mula-mula 1,5 liter mengalami perubahan secara isobarik pada tekanan 105 Nm-2 Sehingga volumenya menjadi 2 liter. Berapakah besarnya usaha yang dilakukan gas tersebut ? JAWAB

Diketahui : V1 : 1,5 liter = 1,5.10-3 m3 V2 : 2,0 liter = 2,0.10-3 m3 P : 1,5 N/m2 Ditanyakan : W =……. Jawab : W = P.ΔV = 1,5.105. 0.5 = 7,5.104 joule

HUKUM I TERMODINAMIKA “ Panas netto yang ditambahkan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi internal sistem ditambah usaha yang dilakukan sistem” Q W ΔU sistem Q=ΔU + W

PENGERTIAN SIKLUS Siklus adalah : c Serangkaian proses pada suatu sistem sedemikian sehingga sistem tersebut kembali ke keadaan semula d W b a V

SIKLUS CARNOT P V a Q1 b W d c Q2 Diagram proses siklus carnot Ekspansi adiabatik Q1 b P3,V3,T3 W d Kompresiisotermis Kompresiadiabatik Ekspansi isotermis P2,V2,T2 P4,V4,T4 c Q2 V Awal Awal P1,V1,T1

EFISIENSI MESIN CARNOT P a Q1 η = ( W/Q1)x100% = (1 – Q2/Q1)x 100% = (1 – T2/T1) x 100% b W d c Q2 V

S I K L U S O T T O P Gas buang c Udara + Bahan bakar d Q1 b Q2 a V

SOAL LATIHAN Suatu mesin kalor bekerja pada tandon bersuhu tinggi dengan suhu 1500 K, dan tandon bersuhu rendah rendah 750 K. Jika dia menyerap kalor sebanyak 2000 joule, berapakah usaha maksimum yang dapat dilakukan ? JAWAB

T1 = 1500 K T2 = 750 K Q1 = 2000 J Q1/T1 = Q2/T2 2000/1500 = Q2/750 Q2 = 1000 joule W = Q1 – Q2 = 2000 – 1000 = 1000 joule

HUKUM II TERMODINAMIKA Diagram teori Kelvin-Planck Rumusan Kelvin - Plank “Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus,menerima kalor dari suatu sumber kalor dan mengubah kalor itu seluruhnya menjadi usaha” Tandon panas Tandon dingin sistem Tandon panas sistem Q1 W Q W Q2 Mesin sempurna hal yang tidak mungkin Mesin sesungguhnya

Rumusan Clausius Diagram teori Clausius sistem Tandon panas Tandon dingin Tandon panas Tandon dingin sistem “Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus,menerima kalor dari suatu sumber kalor dan mengubah kalor itu seluruhnya menjadi usaha” Q2 Q2 W Q1 Q1 Refrigator Sempurna hal yang tidak mungkin Refrigator sesungguhnya

PRINSIP KERJA MESIN PENDINGIN Freon cair dialirkan ke ruang beku (D) dan menyerap kalor di sekitar ruang beku sehingga suhu ruang beku turun Pompa listrik A memompakan gas (misal : freon,amoniak) yang dimampatkan melalui B dengan melepaskan kalor Kemudian gas dialirkan kembali menuju pompa untuk melakukan proses siklus kembali Di dalam pipa C terjadi pengembunan sehingga gas berubah wujud menjadi cair C E B A

KOEFISIEN PERFORMASI MESIN PENDINGIN (COP*) Skema Mesin Pendingin Pengertian Koefisien performasi mesin pendingin adalah perbandingan antara panas yang diambil dari tandon dingin (Q1)dengan pemakaian usaha (W) Tandon panas Tandon dingin sistem Q2 W Q1 COP = Q1/W *)COP = Coefficient of Performance)

SOAL LATIHAN Sebuah lemari pendingin memerlukan usaha 150 joule untuk memindahkan kalor sebesar 100 joule dari tandon bersuhu rendah ke tandon bersuhu tinggi. Tentukan koefisien kerja lemari pendingin tersebut ! JAWAB

W = 150 joule Q2= 100 joule COP = Q2/W = 100/150 = 0,67

SELAMAT BELAJAR EXIT