Thermodynamics : Introduction And First

LawMuhammad Joshua YB (1406563866) - 36

Muhammad Al-Wafiy (1406563866) - 35

Pendahuluan

Termodinamika merupakan bidang ilmu yang mempelajari kesetimbangan yang terjadi terhadap system dan akibat-akibat dari pengaruh luar (energy).

Koordinat Sistem• Koordinat system merupakan variable-variable yang

mempengaruhi keadaan dari system.Variabel-variable ini terbagi menjadi dua :1.Intensive VariableAdalah variable yang tidak tergantung pada ukuran system : P,T2.Extensive Variable Adalah variable yang tergantung pada ukuran system : V, massa, energy, mol.

Harga Jenis dan Harga Jenis MolarHarga jenis dirumuskan sebagai berikut :

Sedangkan Harga jenis molar dirumuskan sebagai berikut :

Karena, n = ,

maka V* = M=

Dan, V = =

Sehingga , V* = V.Mr

Interaksi

• Thermal• Mekanik• Kimia

Materi

Energi

Terbuka

Tertutup

Terisolasi

Energi Dalam

Untuk system gas ideal, energy dalam sama dengan jumlah energy kinetic

Contoh translasi, rotasi, vibrasi, electrostatic.

U = P V f = derajat kebebasan

Monoatomik : f = 3

Diatomik : f = 5

Poliatomik : f = 6

ΔU = U2 – U1

Kapasitas panas dan kalor spesifik

• Kapasitas panas ( C ) : C = q = C (T2 . T1)

Cv = at constant volume

Cp = at constant pressure

dU = Cv dT

dH = Cp dT Cp – Cv = R• Kalor spesifik (c) : c =

Fungsi ProsesReversible = terjadi sangat lambat, keadaan setiap prosesnya dapat dianggap setimbang.Irreversible = terjadi sangat cepat, kesetimbanga hanya terjadi pada kondisi-kondisi tertentu.

Irreversible : Pex < Pgas (ekspansi) Pex > Pgas (kompresi)

Fungsi Proses

Persamaan Gas Ideal

• PV = nRTP = pressure (atm)V = Volume (Litre)n = molR = konstanta, 8.314 joule/mol K atau 0.08206 L.atm/mol

KT = temperature (K)

Constant Volume Process (isokhorik)

Karena volume konstan, maka w = 0Sehingga,

Constant Pressure Process (isobaric)

Hint : Jika dan hanya jika prosesnya reversible

Reversible Adiabatic Process

Adiabatik merupakan proses yang apabila terjadi tanpa perpindahan panas dan massa antara system dan lingkungan.

У =

Reversible Isothermal Process

Karena perubahan suhu sama dengan nol, maka perubahan energy dalam juga nol, sehhingga :

Soal 1

• Suatu gas ideal pada 300 K memiliki volume 15 liter pada tekanan 15 atm. Hitung (1) volume akhir system, (2) kerja yang dilakukan system. Jika system mengalami ekspansi isothermal ke tekanan 10 atm

Jawaban

Dik : T1 = 300 K, V1 = 15 L , P1 = 15 atm, P2 = 10 atm

(1) V2 = = = 22.5 liter

n = = = 9.1 mol

2) w = nRT ln = 9.1 x 8.314 x 300 x ln = 9203 joule

Soal 2

• Suatu gas ideal pada 25 0C memiliki volume 10 liter pada tekanan 10 atm. Hitung (1) volume akhir system, (2) kerja yang dilakukan system. Jika (a) system mengalami ekspansi isothermal ke tekanan 15 atm dan (b) system mengalami proses adiabatic reversible ke tekanan 15 atm. Cv = 1.5 R

Jawaban

Dik : T1 = 25 + 273 = 298 K, V1 = 10 L , P1 = 10 atm, P2 = 15 atm

Soal (a)

(1) V2 = = = 6.7 liter

n = = = 4.1 mol

2) w = nRT ln = 4.1 x 8.314 x 298 x ln = - 4119 joule

Soal (b)

Cp = R + (1.5 R) = 2.5 R , y = = , 1/y = 3/5

(1) V2 = ( = 7.8 liter

T2 = = 348 K

(2) w = nCv (T2-T1) = 4.1 x 8.314 x 1.5 x (348 – 298) = 2556 joule = 2.5 kilojoule

Soal 3

10 liter gas ideal monoatomic pada 25°C dan tekanan 10 atm, mengalami keadaan adiabatic sampai dengan tekanan 2 atm. Kemudian mengalami keadaan isobaric sampai dengan volume awal. Dan mengalami isokhorik sampai kembali ketekanan semula. Hitunglah total kerja yang dilakukan system ! Cv = 1.5 R

Jawaban

Dik : P1 = 10 atm , P2 = 2 atm , V1 = 10 liter , T1 = 25 + 273 = 298 K

Cp = R + (1.5 R) = 2.5 R , y = = , 1/y = 3/5

n = = = 4.1 mol

V2 = ( = 26.3 liter

T2 = = =156 K

w1 = nCv (T2-T1) = 4.1 x 8.314 x 1.5 x (156 – 298) = - 7261 joule = -7.3 kilojoule

Jawaban

w2 = P (V1-V2) = 2 x ( 10 – 26.3) = -32.6 = -33 joule

W-total = w1 + w2 = -7300 + (-33) = -7333 joule

The End

Referensi

• Gaskell, David R. 2003. Introduction To The Thermodynamics Of Materials, 4th edition . Taylor francis.