Termal Fisika

7/24/2019 Termal Fisika

http://slidepdf.com/reader/full/termal-fisika 1/26

FISIKA TERMALBAGIAN 2

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



MENU HARI INI

Ekspansi Thermal

Gas Ideal

Persamaan GasTeori kinetik



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

separation antar atom dalam suatu materi.



• Benda akan memanjangbila temperaturnyameningkat

• Pertambahan panjangproporsional terhadapperubahan temperatur

DL/L = a DT atau

DL = a L DT atau

dL

dT a L

L DL

L DL

DL/L = aDT

DL/L = aDT

Ekspansi Linier





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=

1,2x10-5 C-1

DL/L = a DT

DL = L a DT

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

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



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+ a DT)3

= V [1+ 3a DT+ 3(a DT) 2 +(a DT)3]

L DL



Ekspansi Volume (lanjutan)

• V+DV = V [1+ 3a DT+ 3(a DT) 2

+(a DT)3

]DV / V = [3a DT+ 3(a DT) 2 +(a DT)3]

• Karena a DT < 1 untuk nilai DT < 100 °Cmaka nilai 3(a DT) 2 dan (a Dt )3 dapat

diabaikan. Sehingga:DV / V = 3a DT

DV = 3a V DT

• 3a b → DV = b V DT

L DL



Unusual Behavior of Water

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


http://slidepdf.com/reader/full/termal-fisika 10/26MENU HARI INI

Ekspansi Thermal

Gas Ideal




Ideal Gas

An ideal gas is 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 Kelvin temperature (T) , the volume

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



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)



Ekspansi Thermal

Gas Ideal




Amount of Gas

• Better to describe gas in terms of number of moles.

• The number of moles n contained in any sample is the

number of particles N in the sample divided by the number

of particles per mole N A (Avogadro's number):

A N

N n

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

from its mass.

M

mn



Avogadro’s Constant

• One mole of any gas

contains the same number of

particles. This number is

called Avogadro’s constantand has the symbol NA. The

value of NA is 6.02 × 1023

particles per mole.



Avogadro’s Law

nV

The most significant consequence of

Avogadro's law is that the ideal gas

constant has the same value for all

gases. This means that the constant is

given by:-

constant

22

22

11

11 nT

V p

nT

V p



Deriving Ideal Gas Equation

• From Boyle’s Law:

• From Charles’s Law:

• From Avogadro’s Law:

• Combining these three:

• Rewriting using the gas

constant R:

pV

1

p

nT V

nV

T V

nRT pV

p

nT RV

Therefore:-



PV Diagram in Thermodynamic Process



Ekspansi Thermal

Gas Ideal




Kinetic Theory of Gases

The pressure that a

gas exerts is caused bythe impact of its

molecules on the walls

of the container.



Consider a gas molecule colliding

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

The force on the molecule is obtained

using Newton’s second law as follows:

D

D

t

P F

( (

L

mv

v L

mvmv F

2

2



The force on one of the molecule:

According to Newton's law of action–reaction, 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

v L

mvmv 2

2



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

vm N F rms

2

3



Pressure is force per unit area, so the pressure P acting on a

wall of area L2 is

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

can be written as

3

2

23 L

vm N

L

F P rms

2

2

1

3

2

rmsvm N PV



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 20°C dan tekanan 1

atm? (diketahui jumlah atom helium dalam balon

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



FISIKA TERMALBAGIAN 2

TERIMA KASIH Yusron sugiarto

Documents

Termal Fisika