of 27/27
FISIKA TERMAL BAGIAN 2 FISIKA THERMAL (2) yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id

Termal Fisika

  • View
    224

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Termal Fisika

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    1/26

    FISIKA TERMALBAGIAN 2

    FISIKA THERMAL (2)yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    2/26

    MENU HARI INI

    Ekspansi Thermal

    Gas Ideal

    Persamaan GasTeori kinetik

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    3/26

    Ekspansi termal dari benda padat dan cair

    Fenomena terjadinya peningkatan volume dari suatu materi

    karena peningkatan temperatur disebut dengan ekspansi termal.

    Ekspansi termal adalah konsekuensi dari perubahan average

    separationantar atom dalam suatu materi.

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    4/26

    Benda akan memanjangbila temperaturnyameningkat

    Pertambahan panjangproporsional terhadapperubahan temperatur

    DL/L = a DT atau

    DL = a LDT atau

    dL

    dTaL

    L DL

    L DL

    DL/L = aDT

    DL/L = aDT

    Ekspansi Linier

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    5/26

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    6/26

    Contoh:

    Suatu penggaris besi dikalibrasi pada suhu 20 C. Hitung errordalam pengukuran jika penggaris tersebut digunakan untuk

    mengukur sepanjang 500 mm pada temperatur 45 C. abesi=

    1,2x10-5C-1

    DL/L = aDT

    DL = L a DT

    DL = 500 x10-3m x 1,2 x10-5C-1 x 25 C

    DL = 1,5x10-4m = 0,15 mm

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    7/26

    Ekspansi Volume

    Setiap sisi panjang berubah dari Lmenjadi L+DL = L + La DT

    Volume awal = L3

    Volume baru (V+DV)

    = (L +DL)3= (L + La DT)3

    = (L (1+a DT))3

    = L3

    + (1+ aDT)3

    = V [1+3aDT+3(aDT)2 +(aDT)3]

    L DL

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    8/26

    Ekspansi Volume (lanjutan)

    V+DV = V [1+3aDT+3(aDT)2

    +(aDT)3

    ]DV / V = [3aDT+3(aDT)2 +(aDT)3]

    Karena aDT < 1 untuk nilai DT < 100 Cmaka nilai 3(aDT)2 dan (aDt )3dapat

    diabaikan. Sehingga:DV / V = 3aDT

    DV = 3a V DT

    3a b DV = bV DT

    L DL

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    9/26

    Unusual Behavior of Water

    Cairan umumnya akan meningkat volumenya denganpeningkatan temperatur. Kecuali untuk air dingin sepertiditunjukkan pada gambar.

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    10/26MENU HARI INI

    Ekspansi Thermal

    Gas Ideal

    Persamaan GasTeori kinetik

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    11/26

    Ideal Gas

    An ideal gasis an idealized model for real gases that have

    sufficiently low densities.

    The condition of low density means that the molecules of the gas

    are so far apart that they do not interact (except duringcollisions that are effectively elastic).

    The ideal gas law expresses the relationship between the

    absolute pressure (P), the Kelvintemperature (T), the volume

    (V), and the number of moles (n) of the gas.

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    12/26

    Misal gas ideal didalam wadah silinder yang

    volumenya dapat divariasikan dengan piston yangdapat bergerak. Jika diasumsikan sistem tertutup,

    maka massa (atau jumlah mol) gas tetap konstan.

    Pada sistem tersebut dapat diperoleh informasi:

    Pada temperatur konstan, tekanan berbandingterbalik dengan volume (Hukum Boyle)

    Pada tekanan konstan, volume berbanding lurus

    dengan temperatur (Hukum Charles)

    Pada volume konstan, tekanan berbanding lurus

    dengan temperatur (Hukum Gay-Lussac)

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    13/26MENU HARI INI

    Ekspansi Thermal

    Gas Ideal

    Persamaan GasTeori kinetik

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    14/26

    Amount of Gas

    Better to describe gas in terms of number of moles.

    The number of moles ncontained in any sample is the

    number of particles Nin the sample divided by the number

    of particles per mole NA(Avogadro's number):

    AN

    Nn

    The number of moles contained in a sample can also be found

    from its mass.

    M

    mn

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    15/26

    Avogadros Constant

    One moleof any gas

    contains the same number of

    particles. This number is

    called Avogadros constantand has the symbol NA. The

    value of NAis 6.02 1023

    particles per mole.

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    16/26

    Avogadros Law

    nV

    The most significant consequence of

    Avogadro's law is that the ideal gas

    constanthas the same value for all

    gases. This means that the constant is

    given by:-

    constant

    22

    22

    11

    11 nT

    Vp

    nT

    Vp

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    17/26

    Deriving Ideal Gas Equation

    From Boyles Law:

    From CharlessLaw:

    From Avogadros Law:

    Combining these three:

    Rewriting using the gas

    constant R:

    pV

    1

    p

    nTV

    nV

    TV

    nRTpV

    p

    nTRV

    Therefore:-

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    18/26

    PV Diagram in Thermodynamic Process

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    19/26MENU HARI INI

    Ekspansi Thermal

    Gas Ideal

    Persamaan GasTeori kinetik

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    20/26

    Kinetic Theory of Gases

    The pressurethat a

    gas exerts is caused bythe impact of its

    molecules on the walls

    of the container.

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    21/26

    Consider a gas molecule colliding

    elastically with the right wall of thecontainer and rebounding from it.

    The force on the molecule is obtained

    using Newtons second law as follows:

    D

    D

    t

    PF

    ( (

    L

    mv

    vL

    mvmvF

    2

    2

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    22/26

    The force on one of the molecule:

    According to Newton's law of actionreaction, the force on the

    wall is equal in magnitude to this value, but oppositely directed.

    The force exerted on the wall by one molecule:

    L

    mv2

    ( ( L

    mv

    vL

    mvmv 2

    2

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    23/26

    If N is the total number of molecules, since these particles move

    randomly in three dimensions, one-third of them on the average

    strike the right wall. Therefore, the total force is:

    Vrms = root-mean-square velocity.

    L

    vmNF rms

    2

    3

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    24/26

    Pressureis forceper unitarea, so the pressure Pacting on a

    wall of area L2is

    Since the volume of the box is V = L3, the equation above

    can be written as

    3

    2

    23 L

    vmN

    L

    FP rms

    2

    2

    1

    3

    2

    rmsvmNPV

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    25/26

    Contoh soal:

    1. Berapa banyaknya massa Cl2

    (gram) yang dapat disimpan

    dalam suatu wadah (kontainer) dengan volume 10 L pada

    suhu 30 C dan tekanan 1000 kPa?

    2. Pada suhu 150 C dan tekanan 100 kPa, sebuah senyawa

    dengan massa 2,506 gram memiliki volume 1 L. Hitungmassa molar senyawa tersebut.

    3. Berapa vrms dari atom helium yang mengisi sebuah balon

    dengan diameter 30 cm pada suhu 20Cdan tekanan 1

    atm?(diketahui jumlah atom helium dalam balon

    sebanyak 3,54 x 1023 dan massa atom helium 6,64 x 10-24g)

  • 7/24/2019 Termal Fisika

    26/26

    FISIKA TERMALBAGIAN 2

    TERIMA KASIHYusron sugiarto