My Story is My Live: TERMODINAMIKA

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.

Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.
Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.

Hukum Pertama Termodinamika

Perubahan energi dalam: $\Delta U= U_2 - U_1$
Keterangan:

$\Delta U$ :Perubahan energi dalam (Joule)
U₂:Energi dalam pada keadaan akhir (Joule)
U₁:Energi dalam pada keadaan awal (Joule)

Usaha yang dilakukan oleh gas pada tekanan tetap:

$W = p \times \Delta V = p \times (V_2 - V_1)$

Keterangan:

p: Besarnya tekanan (atm)
$\Delta V$ : Perubahan volume (liter)

Rumus umum usaha yang dilakukan gas: $W = \int_{v_1}^{v_2} p dV$
Penghitungan energi dalam:

Gas monoatomik: $\Delta U = \frac {3}{2}n \times R \times \Delta T = \frac {3}{2}n \times R \times (T_2-T_1)$
Gas diatomik: $\Delta U = \frac {5}{2}n \times R \times \Delta T = \frac {5}{2}n \times R \times (T_2-T_1)$

Proses-proses termodinamika gas

Proses isobarik

Diagram proses isobarik. Daerah berwarna kuning sama dengan usaha yang dilakukan.

Proses isobarik adalah perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.
Persamaan keadaan isobarik: $\frac {V_2}{T_2}= \frac {V_1}{T_1}$
Usaha yang dilakukan pada keadaan isobarik: $W = p \times \Delta V$

Proses isokhorik

Digram proses isokhorik. Grafiknya berupa garis lurus vertikal karena volumenya tidak berubah. Tidak ada usaha yang dilakukan pada proses isokhorik.

Proses isokhorik adalah perubahan keadaan gas pada volume tetap.
Persamaan keadaan isokhorik: $\frac {p_2}{T_2}= \frac {p_1}{T_1}$

Proses isotermis/isotermik

Proses isotermik. Daerah berwarna biru menunjukkan besarnya usaha yang dilakukan gas.

Proses isotermik adalah perubahan keadaan gas pada suhu tetap.
Persamaan keadaan isotermik: $p_2 \times V_2= p_1 \times V_1$
Usaha yang dilakukan pada keadaan isotermik:

Dari persamaan gas ideal

$p= \frac {n \times R \times T}{V}$

Rumus umum usaha yang dilakukan gas:

$W = \int_{v_1}^{v_2} p dV$
maka: $W = \int_{v_1}^{v_2} \frac {n \times R \times T}{V} dV$
karena $n \times R \times T$ bernilai tetap, maka:

$W = {n \times R \times T} \int_{v_1}^{v_2} \frac {dV}{V}$

Ingat integral ini!
$\int \frac {dx}{x} = \ln x$

maka persamaan di atas menjadi

$W = n \times R \times T \times[\ln V_2 - \ln V_1]$

maka menjadi:

$W = n \times R \times T \times \ln (\frac {V_2}{V_1})$

Proses adiabatik

Proses adiabatik. Warna biru muda menunjukkan besarnya usaha yang dilakukan.

Proses adiabatik adalah perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor yang masuk maupun keluar dari sistem.
Persamaan keadaan adiabatik: $p_1 \times V_1^{\gamma} = p_2 \times V_2^{\gamma}$
Tetapan Laplace: $\gamma = \frac {C_p}{C_V}$
karena $p= \frac {n \times R \times T}{V}$ , maka persamaan diatas dapat juga ditulis:

$T_1 \times V_1^{\gamma-1} = T_2 \times V_2^{\gamma-1}$

Usaha yang dilakukan pada proses adiabatik: $W = \frac {1}{\gamma-1} (p_1 \times V_1 - p_2 \times V_2)$

My Story is My Live

Rabu, 09 April 2014

TERMODINAMIKA