Resume Termodinamika 2 Final

5/14/2018 Resume Termodinamika 2 Final - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/resume-termodinamika-2-final 1/10

RESUME TERMODINAMIKA

Pure Substance dan The First Law of Thermodynamic

Oleh :

M. Yayan Adi Putra (37344)

Andi Priza Qisthan (38752)

DigaAldial S. (38819)

John Morgan (38830)

Mohammad AmmarFaiq (38825)

Ramanda (38756)

Program Studi Fisika Teknik

Jurusan Teknik Fisika

Fakultas Teknik UGM

2012



HukumTermodinamika

Definisi Hukum Kesatu Termodinamika

Hukum kesatu termodinamika berbunyi:

Kalor dan kerja mekanik adalah bias saling tukar.

Sesuai dengan hokum ini, maka sejumlah kerja mekanik dibutuhkan untuk

menghasilkan sejumlah kalor, dan sebaliknya.

Hukum ini bias juga dinyatakan sebagai:

Energi tidak bias dibuat atau dimusnahkan, namun bias dirubah dari satu

bentuk kebentuk lainnya

Sesuai dengan hokum ini, energi yang diberikan oleh kalor mesti sama

dengan kerja eksternal yang dilakukan ditambah dengan perolehan energy dalam

karena kenaikan temperatur.

Secaramatematik:

Q = ∆U +W

dimana,

Q = kalor yang dipindahkan

∆U = perubahanenergidalam

W = kerja yang dilakukandalamsatuankalor

Persamaan di atas bisa ditulis dalam bentuk diferensial:

dQ = dU+ dW

Maka, Hukum Termodinamika I adalah :

Menetapkan adanya suatu ekivalensi atau kesetaraan antara panas dan

kerja (panas ↔ kerja)

Digunakan untuk menghubungkan dan menentukan tipe – tipe energi yang

terlibat dalam suatu proses.

Menyatakan bahwa sewaktu proses berlangsung terdapat suatu

keseimbangan energi.



Hukum termodinamika I merupakan pernyataan dari hokum kekekalan

energy dan tidak menyatakan sesuatu apapun mengenai arah dari proses yang

berlangsung.

Proses termodinamika itu dapat berlangsung kedua arahy aitu :

Diekspansikan (pengembangan)

Dikompresikan (penekanan)

Hukum Termodinamika I juga belum menjelaskan kearah mana suatu

perubahan keadaan itu berjalan dan apakah perubahan itu reversible atau

irreversible.

Dalam pengembangannya diterangkan dan dibahas dalam Hukum

Termodinamika IIDari sebuah system hanya ∆U atau Perubahan energy dalam tergantung

pada transfer panas ke dalam sistem (Q) dan kerja yang dilakukan oleh sistem (W)

dan tidak tergantung pada proses yang terjadi

∆U = Q-W

Perjanjian yang ditetapkan:

Panas ditambahkan ke sistem maka ∆Q +

Panas dilepaskan dari sistem maka ∆Q –

Kerja dilakukan pada sistem maka ∆W – Kerja dilakukan oleh sistem maka ∆W +

Berdasarkan bentuk persamaan diferensial dari Hk. Termodinamika ke-1,

maka:

dU=dW - dQ

U menunjukkan sifat dari sebuah sistem, sedangkan W dan Q tidak

W dan Q bukan fungsi variable keadaan, tetapi termasuk dalam proses

termodinamika yang dapat merubah suatu keadaan ke keadaan lainnya

U merupakan fungsi variable keadaan (P, V, T, n)



Zat Murni (Pure Substance)

Definisi Zat Murni

Zat murni Merupakan zat yang mempunyai komposisi kimia yang tetapatau stabil misalnya: air (water) , nitrogen, helium, dan CO2.

Zat murni dapat terdiri dari satu elemen atau unsur kimia (misalnya N2 )

maupun campuran (misalnya udara). Campuran dari beberapa fase zat murni

adalah misalnya campuran air dan uap air. Tetapi campuran dari udara cair dan

gas bukan zat murni karena susunan kimianya berubah atau berbeda.

Fase dari Zat Murni

Fase-fase atau bentuk zat dari zat murni dapat diidentifikas berdasarkan

susunan molekulnya. Fase-fase tersebut yaitu :

Solid (padat)Yaitu fase dimana jarak antar molekul sangat dekat sehingga gaya tarik

antar molekul sangat kuat dan menyebabkan bentuknya tetap. Gaya tarik

antara molekul-molekul ini membuatnya cenderung mempertahankan jarak

yang relatif konstan. Pada temperature tinggi, molekul-molekulnya

berusaha melawan gaya antarmolekul dan dan membuat molekul-

molekulnya terpencar.

Liquid(cair)

Yaitu fase dimana susunan molekul mirip dengan zat padat, tetapi terhadap

yang lain sudah tidak tetap lagi. Sekumpulan molekul akan mengambangsatu sama lain (gaya tarik antarmolekul lebih kecil daripada fase padat).

Gas

Yaitu fase dimana jarak antarmolekul berjauhan dan susunannya acak.

Molekul bergerak secara acak.



Perubahan Fase Zat Murni

Semua zat murni mempunyai kelakuan umum yang sama, yaitu dapat

melakukan perubahan fase.

Sebagai contoh air (water).

State1 :

Disebut compressed liquid atau subcooled liquid .

Pada state ini penambahan panas hanya akan menaikkan

temperature tetapi belum menyebabkan terjadi penguapan

(not about to vaporize)

State2 :

Disebut saturated liquid (cairan jenuh).

Pada state ini fluida tepat akan berubah fasenya. Penambahan

panas sedikit saja akan menyebabkan terjadi penguapan

(about to vaporize). Akan mengalami sedikit penambahan

volume.

State3 :

Disebut saturated liquid – vapor mixture (campuran uap –

cairan jenuh).

Pada keadaan ini uap dan cairan jenuh berada dalamkesetimbangan. Penambahan panas tidak akan menaikkan

temperature tetapi hanya menambah jumlah penguapan.

State 4 :

Disebut saturated vapor (uap jenuh).

Pada keadaan ini pengurangan panas akan menyebabkan

terjadi pengembunan (about to condense).

State 5 :

Disebut super heated vapor (uap panas lanjut).

Penambahan panas akan menyebabkan kenaikkan suhu dan

volume.



Proses-proses diatas dapat digambarkan dalam diagram T-v. Diagram ini

menggambarkan perubahan-perubahan temperatur (T) dan volume jenis (v) pada

tekanan konstan.

Proses 1-2-3-4-5 adalah pemanasan pada tekanan konstan

Proses 5-4-3-2-1 adalah pendinginan pada tekanan konstan

Sifat Diagram T - v

Gambar Diagram T- v perubahan fase zat murni (air) pada berbagai variasi tekanan



Dari gambar diagram diatas dapat dilihat bahwa semakin tinggi tekanan air

maka semakin tinggi pula titik didihnya.

Tsat= f (Psat)

KeteranganTsat merupakan fungsi dari Psat

Tsat= Saturation temperature, temperature saat zat murni berubah fase

pada tekanan tertentu.

Psat= Saturation pressure, tekanan saat zat murni berubah fase pada

temperature tertentu.

Garis yang menghubungkan keadaan cair jenuh dan uap jenuh akan

semakin pendek jika tekanannya makin besar. Pada tekanan tertentu (misal

22,09MPa) keadaan cair jenuh dan uap jenuh berada pada satu titik. Titik inidisebut titik kritis (critical point).

Untuk air (water), titik kritisnya terletak pada :

Tcr = 374,14o

C

Pcr = 22,09 MPa.

Vcr = 0,003155 m3

/kg

Titik pada keadaan cair jenuh jika dihubungkan maka diperoleh garis cair jenuh.

Demikian juga dengan titik pada keadaan uap jenuh. Jika titik-titik pada keadaan uap

jenuh dihubungkan maka diperoleh garis uap jenuh. Kedua garis ini bertemu di titik kritis.

Gambar DiagramT- v zat murni



Diatas titik tekanan kritis proses perubahan dari cair menjadi uap tidak lagi

terlihat jelas / nyata. Dapat juga dikatakan bahwa pada titik itu terjadi perubahan

secara spontan dari cair menjadi uap.

Gambar DiagramP- v zat murni

Bentuk dari diagram P-v mirip dengan diagram T-v. Pada diagram P-v

garis temperatur konstan mempunyai trend menurun sedangkan pada diagram T-v

garis tekanan konstan mempunyai trend menaik.

Diagram P - v dan P-T fase padat, cair dan gasKebanyakan zat murni akan menyusut saat membeku.

Gambar DiagramP-v zat murni yang menyusut saat membeku



`Pada kondisi tertentu fase padat, cair dan gas berada dalam

kesetimbangan . Pada diagram P-v dan T-v keadaan ini akan membentuk suatu

garis yang disebut Tripleline. Dalam diagram P-T keadaan ini Nampak sebagai

suatu titik dan disebut Triplepoint .

Untuk air, Triplepoint nya adalah TTR = 0,01o

C dan PTR = 0,06113 kPa.

Gambar DiagramP-T zat murni (diagram fase)

Diagram P-T sering disebut sebagai diagram fase karena dalam diagram P-

T, antartiga fase dipisahkan secara jelas, masing-masing dengan sebuah garis.

Ketiga garis bertemu di triple point . Garis penguapan (vaporisation) berakhir di

titik kritis Karena tidak ada batas yang jelas antara fase cair dan fase uap. Tidak



ada zat yang berada pada fase cair jika tekanannya berada dibawah tekanan Triple

point .

Ada dua cara zat padat berubah menjadi uap. Pertama melalui proses

mencair kemudian menguap dan kedua fase padat berubah langsung menjadi fase

gas (disebut menyublim). Menyublim hanya dapat terjadi pada tekanan dibawah

tekanan Triple point .

Diagram P - v - T

a. Menyusut saat membeku b. Mengembang saat membeku

Documents

Resume Termodinamika 2 Final