1 TERMODINAMIKA 1 Sejauh ini kita sudah berkenalan dengan dua jenis gerakan, yakni gerak translasi (gerak lurus, gerak parabola dkk) dan gerak rotasi. Dengan demikian, kita bisa mengelompokkan kerja menjadi dua bagian, yakni kerja dalam gerak translasi dan kerja dalam gerak rotasi. 1. Kerja dalam gerak translasi Dalam gerak translasi, kerja didefinisikan sebagai hasil kali antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan. Secara matematis bias ditulis seperti ini : Keterangan : W = Usaha alias kerja F = gaya s = perpindahan = perpindahan linear Apabila benda yang dikenai gaya tidak mengalami perpindahan (s = 0), maka usaha alias kerja = 0. Demikian juga, apabila arah gaya tegak lurus arah perpindahan (teta = 90 o . Cos 90 o = 0), maka usaha alias kerja = 0. Usaha hanya memiliki besar dan tidak mempunyai arah, karenanya termasuk besaran skalar. Walaupun gaya dan perpindahan termasuk besaran vektor tetapi usaha merupakan besaran skalar karena diperoleh dari perkalian skalar. 2. Kerja dalam gerak rotasi Dalam gerak rotasi, kerja didefinisikan sebagai hasil kali antara torsi dengan perpindahan sudut. Secara matematis bisa ditulis seperti ini : Satuan Sistem Internasional (SI) untuk usaha alias kerja adalah
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
TERMODINAMIKA 1
Sejauh ini kita sudah berkenalan dengan dua jenis gerakan, yakni
gerak translasi (gerak lurus, gerak parabola dkk) dan gerak rotasi. Dengan
demikian, kita bisa mengelompokkan kerja menjadi dua bagian, yakni kerja
dalam gerak translasi dan kerja dalam gerak rotasi.
1. Kerja dalam gerak translasi
Dalam gerak translasi, kerja didefinisikan sebagai hasil kali
antara perpindahan
dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan. Secara matematis
bias ditulis seperti ini :
Keterangan :
W = Usaha alias kerja
F = gaya
s = perpindahan = perpindahan linear
Apabila benda yang dikenai gaya tidak mengalami perpindahan (s = 0),
maka usaha
alias kerja = 0. Demikian juga, apabila arah gaya tegak lurus arah perpindahan
(teta =
90o. Cos 90
o = 0), maka usaha alias kerja = 0.
Usaha hanya memiliki besar dan tidak mempunyai arah, karenanya
termasuk besaran skalar. Walaupun gaya dan perpindahan termasuk besaran
vektor tetapi usaha merupakan besaran skalar karena diperoleh dari
perkalian skalar.
2. Kerja dalam gerak rotasi
Dalam gerak rotasi, kerja didefinisikan sebagai hasil kali
antara torsi dengan perpindahan sudut. Secara matematis bisa ditulis
seperti ini : Satuan Sistem Internasional (SI) untuk usaha alias kerja adalah
2
newton meter (Nm). Satuan newton meter dikenal dengan julukan Joule ( 1
Joule = 1 N.m).
3. SUHU (T)
Konsep suhu alias temperatur sebenarnya berawal dari rasa
panas dan dingin yang dialami oleh indera peraba kita. Berdasarkan apa
yang dirasakan oleh indera peraba, kita bisa mengatakan suatu benda lebih
panas dari benda yang lain. Atau suatu benda lebih dingin dari benda lain.
Ukuran panas atau dinginnya suatu benda ini dikenaldengan
julukan suhu alias temperatur. Benda yang terasa panas biasanya memiliki
suhu yang lebih tinggi. Sebaliknya, benda yang terasa dingin memiliki
suhu yang lebih rendah. Semakin dingin suatu benda, semakin rendah
suhunya.
Sebaliknya, semakin panas suatu benda, semakin tinggi suhunya.
Btw, ukuran panas ataudinginnya suatu benda yang hanya didasarkan
pada sentuhan (indera peraba) ini sebenarnya tidak terlalu jelas. Panas
yang dirasakan oleh setiap orang bisa saja berbeda.
Demikian juga, walaupun menyentuh benda yang sama, panas
yang dirasakan oleh bagian tubuh yang berbeda bisa saja berbeda. Dalam
pokok bahasan teori kinetik gas kita sudah mendefinisikan kembali
makna suhu.
Berdasarkan sudut pandang mikroskopis, suhu sebenarnya
merupakan ukuran dari energi kinetik translasi rata-rata molekul. Satuan
Sistem Internasional untuk suhu adalah Kelvin (K).
4. KALOR alias PANAS (Q
Apabila benda2 yang memiliki perbedaan suhu saling
bersentuhan, akan ada alirankalor dari benda yang bersuhu tinggi
menuju benda yang bersuhu rendah. Alirankalor akan terhenti setelah
kedua benda yang bersentuhan mencapai suhu yang sama.
Misalnya kalau kita mencampur air panas dengan air dingin,
biasanya kalor mengalir dari air panas menuju air dingin. Kalor berhenti
mengalir jika campuran air panas dan air dingin telah berubah menjadi
3
air hangat. Biasanya kalor mengalir dengan sendirinya dari benda yang
bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran kalor cenderung
menyamakan suhu benda yang bersentuhan.
Pada abad ke-18, para ilmuwan berpikir bahwa aliran kalor
merupakan gerakan suatu fluida, suatu jenis fluida yang tidak kelihatan
(fluida tuh zat yang dapat mengalir. Yang termasuk fluida adalah zat cair
dan zat gas. Misalnya air… air khan bisa mengalir. Atau udara…
Udara juga bisa mengalir). Fluida tersebut dinamakanCaloric. Teori
mengenai Caloric ini akhirnya tidak digunakan lagi karena
berdasarkan hasil percobaan, keberadaan si caloric ini tidak bisa
dibuktikan.
Pada abad ke-19, seorang pembuat minuman dari Inggris yang
bernama James Prescott Joule (1818-1889) mempelajari cara bagaimana agar
air yang ada di dalam sebuah wadah bisa dipanaskan menggunakan roda
pengaduk. Berikut ini kilasansingkat percobaan yang dilakukan oleh om
Jimi.
Ketika pengaduk berputar, pengaduk melakukan usaha alias kerja
pada air. Besarnya kerja alias usaha yang dilakukan oleh pengaduk pada air
sebanding dengan besarnya kerja alias usaha yang dilakukan oleh gaya
gravitasi terhadap beban hingga bebanjatuh sejauh h.
Ingat rumus usaha alias kerja : Usaha (W) = Gaya (F) x
perpindahan(s) = Gaya berat beban (w) x perpindahan beban (h) = massa
beban (m) x percepatan gravitasi (g) x ketinggian (h). Ketika melakukan
kerja terhadap air, pengaduk menambahkan energi pada air (ingat konsep usaha
dan energi).
Karenanya kita bisa mengatakan bahwa kenaikan suhu air
disebabkan oleh energi yang dipindahkan dari pengaduk menuju air.
Semakin besar kerja yang dilakukan, semakin banyak energi yang
dipindahkan. Semakin banyak energi yang dipindahkan, semakin besar
kenaikan suhu air (air semakin panas).
Berdasarkan hasil percobaannya, om Jimi Joule membuat
perbandingan. Ketika ibu kesayangan hendak memanaskan air di dapur,
wadah yang berisi air disentuhkan dengan nyala api yang menyembur
4
dari kompor. Ketika nyala api dan wadah yang berisi air bersentuhan,
kalor mengalir dari api (suhu tinggi) menuju air (suhu rendah), aliran kalor
mampir sebentar di wadah. Karena ada aliran kalor dari api menuju air,
maka air yang pada mulanya kedinginan menjadi kepanasan (suhu air
meningkat).
Setelah membuat perbandingan antara meningkatnya suhu air
karena bersentuhan dengan api dan meningkatnya suhu air akibat
adanya kerja yang dilakukan oleh pengaduk, om Jimi menyimpulkan
bahwa kalor sebenarnya merupakan energi yang berpindah. Ingat ya, kalor
bukan energi (kalor bukan suatu jenis energi tertentu).
Jadi ketika kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi
menuju benda yang bersuhu rendah, sebenarnya energi-lah yang berpindah
dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Proses
perpindahan energi akan terhenti ketika benda-benda yang bersentuhan
mencapai suhu yang sama.
Berdasarkan penjelasan yang panjang pendek dan bertele2 di atas,
kita bisa menyimpulkan bahwa kalor merupakan energi yang berpindah
dari satu benda ke benda yang lain akibat adanya perbedaan suhu.
Satuan kalor adalah kalori (disingkat kal). Satuan kalor yang
sering digunakan, terutama untuk menyatakan nilai energi makanan