Termodinamika

Termodinamika

Materi yang sudah dibahas (coba jelaskan )

1. Proses proses pada gas: isotermis, isobarik, isokorik, adiabatic
2. Grafik hubungan antara tekanan gas dan volume gas (grafik p-V) untuk berbagai proses.
3. hubungan antara jumlah mol-jumlah partikel , dengan N = jumlah partikel, n=jumlah mol, dan N_A=bilangan Avogadro =6,022.10²³ molekul/mol
4. hubungan antara jumlah mol-massa zat dengan m=massa zat (gram), M=massa molekul atau massa atom (gram/mol)
5. persamaan gas ideal dengan p=tekanan gas (pascal), V=volum gas (m³), n=jumlah mol (mol), R= konstanta gas umum =8,314 J mol^-1K^-1, T=suhu mutlak gas (K)
6. energi dalam gas monoatomik =, gas diatomic
7. hubungan antara perubahan energi dalam dengan perubahan suhu gas monoatomik dan gas diatomic

Usaha yang dilakukan gas pada berbagai proses

Usaha yang dilakukan gas yang mengalami proses isobaric

W = p= p()

W = Usaha…joule

p = tekanan…paskal

= volume awal…m³

= volume akhir…m³

Usaha yang dilakukan gas yang mengalami proses isokhorik

W = 0

Usaha yang dilakukan gas yang mengalami proses isotermik

W = nRT ln

Usaha yang dilakukan gas yang mengalami proses adiabatic

Gas monoatomik W=nR()

Gas diatomic W =nR()

Contoh soal

Suatu gas dalam wadah yang memiliki volum 2 mdan tekanan 4 atm. Hitung usaha yang dilakukan gas jika

a. gas memuai pada tekanan tetap sehingga volumnya menjadi 4 m

b. gas dimampatkan pada tekanan tetap sehingga volumnya menjadi 0,5 m

Menghitung Usaha yang dilakukan gas dari grafik p-V

Jika grafik p-V diketahui maka usaha yang dilakukan dapat dihitung dengan cara menghitung luas daerah di bawah grafik tersebut

Contoh Soal

Perhatikan grafik p-V di samping. Jika V=0,5 m³, V=2 m³, p₁= 4.10⁵Pa, p₂=2.10⁵ Pa, berapa usaha yang dilakukan gas tersebut?

Penyelesaian:

Usaha dapat ditentukan dengan cara menghitung luas daerah di bawah grafik p-V. Karena gas memuai (proses ke kanan ) maka usaha bernilai positip.

W = luas trapezium

=1/2x jumlah sisi sejajar x tinggi

=1/2.(4+2).10⁵.(2-0,5)

= 4,5.10⁵ joule

Menghitung usaha yang dilakukan gas yang mengalami proses siklus

Jika gas mengalami proses siklus A-B-C-D-A, maka usaha yang dilakukan selama satu siklus tersebut sama dengan luas siklus.

W = luas bidang ABCD

Contoh Soal

Hitunglah usaha yang dilakukan jika gas melakukan proses A-B-C seperti terlihat pada grafik p-V di bawah ini.

Penyelesaian:

Usaha = luas siklus

W = luas segitiga

W = ½ x alas x tinggi

W = ½ (4-0,5)(450000-200000)

W =½ x3,5x250000

W = 437500 J

HUKUM I TERMODINAMIKA

Kalor yang diserap system, sebagian digunakan untuk menaikkan energi dalam dan sisanya untuk melakukan usaha luar

kalor yang diserap system…joule

= kenaikan energi dalam system…joule

usaha yang dilakukan system…joule

Catatan

Sistem menyerap kalor

System melepas kalor

Suhu system naik

Suhu system turun

Sistem memuai

System menyusut

Contoh Soal

Gas dalam suatu ruangan tertutup menyerap kalor 2500 joule dan dalam waktu yang bersamaan melakukan usaha sebesar 3000 joule. Berapa perubahan energi dalamnya, bagaimana suhu gas itu setelah proses?

Penyelesaian

Q = 2500 J, W = 3000 J

Q =U + W

2500 = U + 3000

U =-500 J

U = negativesuhu turun

Penerapan Hukum I termodinamika pada berbagai proses gas

1. Proses isotermissuhu tetaptidak ada perubahan energi dalamU = 0Q = W (kalor yang diserap seluruhnya digunakan untuk melakukan usaha)
2. Proses isobarisQ = U + W
3. Proses isokhorikvolume tetaptidak melakukan usahaW = 0Q =U ( kalor yang diserap hanya digunakan untuk menaikkan energi dalam gas )
4. Proses adiabatikQ = 0U + W = 0 W = -U (usaha yang dilakukan gas sama dengan penurunan energi dalam gas)