01.Konsep Dasar Termo 2

Andi Sanata, ST.MT.

Ir. Digdo Listyadi S., M.Sc.

KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

2

Pandangan Termodinamika

1.Pandangan Makroskopik (Termodinamika Klasik)Perilaku termodinamika dikaji secara keseluruhan atau berdasar efek rata-rata dari seluruh molekul (Model struktur materi pd tingkat molekuler, atomik dan sub-atomik tdk dipergunakan secara langsung, meskipun perilaku sistem dipengaruhi oleh struktur molekul)Hanya meninjau efek keseluruhan, mudah dianalisis

2.Pandangan Mikroskopik (Termodinamika Statistik)Pendekatan dg memfokuskan scr langsung pd tingkat struktur dari materiMeninjau struktur bahan dg rinci, mengkarakteristik sifat rata-rata partikel secara statistik & menghubungkannya dg sifat-sifat yg terlihat, & sangat matematis

SISTEM DPT DIPELAJARI BERDASARKAN PANDANGAN / TINJAUAN MAKROSKOPIK & MIKROSKOPIK

Pandangan Termodinamika

Contoh :“Perhatikan tekanan gas yg bekerja pd dinding

tangki (tangki gas)” Mikroskopik : Tekanan ini dihasilkan dari

perubahan momentum molekul-molekul ketika menabrak dinding

Makroskopik : Tekanan ini didapat dari harga rata-rata yg terukur pd pengukur tekanan, tidak dipandang sbg hasil aksi dari molekul-molekul individu

Sifat, Tingkat Keadaan, & Proses

Sifat (Properties)Adl : karakteristik makroskopik sistem,seperti massa, volume, energi, tekanan & temperatur

Tingkat Keadaan (State)Adl : kondisi sistem yg digambarkan oleh beberapa propertiesnya

Ketika setiap properties dari sistem berubah, tingkat keadaan berubah (& sistem dikatakan mengalami proses)

Keadaan Tunak (Steady state) : sifat-sifat sistem tidak berubah terhadap waktu

Sifat, Tingkat Keadaan, & Proses

Proses :Transformasi/perubahan dari suatu tingkat keadaan ke tingkat keadaan lain

Siklus : Tahapan proses yg dimulai & diakhiri pd tingkat keadaan yg sama dg nilai sifat-sifat yg sama

Besaran adl propertis jika & hanya jika perubahan nilai besarnya dr suatu tingkat keadaan ke tingkat keadaan yg lain tdk tergantung pd prosesContoh : Tekanan & temperatur (adl properties) krn tdk tergantung pd proses (mis : proses pemanasan / penekanan)

Sifat Ekstensif & Intensif

Sifat Ekstensif :Adalah jika nilai dr keseluruhan sistem merup. penjumlahan nilai dr setiap bag yg menyusun sistemContoh : m (masa), V (volume), E (energi), dllSifat ekstensif dipengaruhi ukuran dan dpt berubah menurut waktu

Sifat Intensif :Adalah jika nilai sifat tdk dipengaruhi ukuran sistem & dpt bervariasi di setiap bag sistem pd waktu yg berbedaContoh : p (tekanan), T (temperatur), dllSifat intensif bukan merup.jumlah sifat bagian-bagiannya.

SIFAT TERMODINAMIKA DIBAGI DUA : EKSTENSIF & INTENSIF

Sifat Ekstensif & Intensif

Contoh : Perhatikan sejumlah zat yg berbeda pd temperatur homogen Kemudian zat tsb kita bagi menjadi beberapa komponen Maka masa & volume merup. penjumlahan dr masa masing-

masing bag. Namun temperatur bukan merup. penjumlahan dr

temperatur masing-masing bag. tsb

MASA & VOLUME SIFAT EKSTENSIF

TEMPERATUR SIFAT INTENSIF

Fase & Zat Murni

Fase (Phase) :Sejumlah materi yg homogen dlm komposisi kimia & struktur fisiknyaJenis fasa yg homogen strukur fisiknya berarti materi tsb dlm kondisi : padat, cair, uap atau gasFasa dibatasi oleh batas fasa

Zat Murni :Sesuatu yg komposisi kimianya sama & tetapDapat tdd beberapa fasa, tp komposisi kimia hrs tetap, mis cairan air dan uap air.

Kesetimbangan

Kesetimbangan Mekanika : Kesetimbangan akibat gaya dg arah yg berbeda dg besaran yg sama

Kesetimbangan Termodinamika : Kesetimbangan sifat (properties) termodinamika (kesetimbangan mekanis, panas, fase, kimia, dsb)

Kesetimbangan Kuasi : Kesetimbangan semu dg perubahan sifat (properties) yg relatif kecil

Kesetimbangan Termal : bila temp dua lokasi sama

Kesetimbangan Fasa : bila masa setiap fasa tetapKesetimbangan Kimia : bila komposisi kimia tetap

Pengecekan kesetibangan : isolasi sistem dari sekeliling, lalu lihat apakah tjd perubahan pd sifat-sifatnya.

Pengukuran Masa, Panjang, Waktu & Gaya

Utk perhitungan teknik dikenal istilah : Besaran Dimensi Satuan

SISTEM DIMENSI :Dimensi adl : Simbol yang diberikan kepada setiap besaran yang terukur, seperti :

- untuk besaran masa : M- untuk besaran panjang : L- untuk besaran waktu : T

Pengukuran Masa, Panjang, Waktu & Gaya

Satuan atau unit : sejumlah tertentu dari besaran, yg dpt digunakan utk mengukur besaran lain dari jenis yg sama dg melakukan perbandinganContoh : m, cm, km, ft, inc, mil (satuan panjang)detik, menit, jam (satuan waktu)

Sistem Satuan

- Sistem Satuan Internasional (SI)- Sistem Satuan Inggris (British)

SISTEM SATUAN

Sistem Satuan :1.Sistem Satuan Internasional (SI) MLT

SISTEM SATUAN

2. Sistem Satuan Inggris (British) FMLT

VOLUME SPESIFIK

Tiga sifat intensif penting dlm Termodinamika Volume Spesifik (Volume Jenis), Tekanan & Temperatur

VOLUME SPESIFIK & MASA JENIS Masa Jenis (densitas) : masa setempat persatuan

volumesatuan : kg/m3

Volume Spesifik : volume persatuan masasatuan : m3/kg

TEKANAN

Tekanan : komponen gaya normal persatuan luas

Satuan : Pascal 1 Pascal = 1 N/m2

1 Bar= 105 N/m2

1 atm = 1,01325 x 105 N/m2 (=14,696 lbf/in2)

TEKANAN

Dikenal istilah :Tek. AbsolutTek. AtmosfirTek. NolTek. Gage (Tek.

Relatif)Tek. Vakum

Pgage = Pabs – Patm (abs)

Pvakum = Patm (abs) - Pabs

PENGUKURAN TEKANAN

Pengukur Tekanan (yg sering digunakan) : Manometer p – patm = gL Pipa Bourdon

Manometer Pipa Bourdon

PENGUKURAN TEMPERATUR

Temperatur merup. sifat intensif

Konsep “TEMPERATUR” berasal dari perasaan persepsi tentang ukuran PANAS & DINGIN indera manusia

Bagaimana mengukur scr akurat…???

Metode pengukuran temperatur dg skala temp. & termometer

KONSEP KESETIMBANGAN TERMAL


KESETIMBANGAN TERMAL Sbg gambaran diberikan 2 batang tembaga dg temperatur

yg berbeda Jika 2 batang tembaga tsb disentuhkan & diisolasi thd

lingkungan mk akan tjd INTERAKSI TERMAL Selama interaksi jika diamati akan tjd :

Vol. batang yg lebih panas berkurang & yg lebih dingin bertambahTjd penurunan tahanan listrik pd batang yg lebih panas & tjd pening- katan tahanan listrik pd batang yg lebih dinginPerub. vol & tahanan listrik akan berakhir apabila sudah tdk ada

perbedaan panas pd kedua batang tsb Ketika perub. sifat & interaksi antara kedua batang tsb

berakhir maka tjd kondisi KESETIMBANGAN TERMAL berarti kedua batang tsb memiliki suatu sifat fisik yg sama yg menunjukkan apakah keduanya berada dlm kesetimbangan termal sifat seperti ini disebut sbg “TEMPERATUR”


Laju aliran panas…??? Dinding Adiabatik…??? Proses Adiabatik…??? Proses Isothermal…???

Hukum ke Nol Termodinamika (Zeroth Law of Thermodynamics)“Bila dua benda memp temp yg sama dg benda ketiga mk ketiga benda tsb memp temp sama”

DASAR PENGUKURAN TEMPERATUR

“TERMOMETER

CONTOH SOAL

IDENTIFIKASI INTERAKSI SISTEMSebuah kincir angin pembangkit listrik dipasang diatas menara. Tiupan angin dengan kec tetap memutar bilah kincir sehingga dibangkitkan tenaga listrik. Listrik yang dihasilkan disimpan dalam baterai.a.Apabila sistem hanya terdiri dari kincir angin

pembangkit listrik, tentukan lokasi dalam batas sistem dimana terjadi interaksi antara sistem dg lingkungannya. Jelaskan perubahan yg terjadi pd sistem menurut fungsi waktu.

b.Ulangi apabila sekarang sistem hanya terdiri dari baterai penyimpan

CONTOH SOAL

PENYELESAIAN :Diketahui :Sebuah kincir angin pembangkit listrik yg menyuplai aliran listrik ke baterai penyimpanDitanya :Jika sistem terdiri dari :(a) kincir angin pembangkit listrik, (b) baterai penyimpan, tentukanlah dimana terjadi interaksi sistem dg lingkungannya, & jelaskan perubahan yg terjadi dalam sistem

CONTOH SOAL

Gambar skema & data yang tersedia :

Asumsi :1.Dlm bag (a),

sistem merup vol atur yg ditunjukkan oleh garis putus-putus.

2.Dlm bag (b), sistem merup sistem tertutup seperti ditunjukkan oleh garis putus-putus

3.Angin bertiup dengan kec tetap (tunak)

CONTOH SOAL

Analisis :a.Dlm kasus ini angin bertiup melewati batas vol

atur. Interaksi penting lainnya antara sistem dengan lingkungan adalah aliran listrik melalui kabel. Hembusan angin dg kec tetap memutar sudu kincir angin pd putaran tetap dan arus listrik yg tetap dibangkitkan shg sistem pembangkit listrik beroperasi pd kondisi tunak

b.Prinsip interaksi antara sistem dg lingkungannya terjdi saat aliran listrik masuk ke dlm baterai melalui kabel. Interaksi ini bukan merupakan perpindahan masa. Sistem ini merup sistem tertutup. Pd saat baterai diisi & reaksi kimia terjadi didlmnya, temperatur dari permukaan baterai naik & interaksi panas terjadi antara baterai & lingkungannya.

CONTOH SOAL

IDENTIFIKASIKAN UTK SISTEM SBB : Ban sepeda yg menggelembung Secangkir kopi yg sedang dipanaskan dlm

oven gelombang mikro Operasi kulkas rumah tangga Mesin jet dlm penerbangannya Pendinginan komputer desktop Pengoperasian kompor gas Peluncur roket

TUGASBuatlah makalah dg topik tentang

“ENERGI”

Kerjakan di Kertas A4Jumlah halaman bebas

Dikumpulkan minggu depan

01.Konsep Dasar Termo 2

Documents