Perubahan usaha mjd kalor
0 likes3,330 views
1. Termodinamika mempelajari hubungan antara energi dan kerja pada suatu sistem. Hukum I menyatakan energi bersifat kekal sedangkan Hukum II membatasi arah perubahan energi. 2. Hukum II menjelaskan tentang aliran kalor yang hanya dapat spontan dari benda panas ke dingin, serta pembatasan pada mesin kalor untuk mengubah seluruh kalor menjadi kerja. 3. Besaran entropi digunakan untuk
Perubahan usaha mjd kalor
- 1. 1 BAB I PENDAHULUAN Termodinamika merupakan ilmu yang mempelajari hubungan antara energi dan kerja dari suatu sistem. Termodinamika hanya mempelajari besaran-besaran yang berskala besar (makroskopis) dari sistem yang dapat diamati dan diukur dalam eksperimen. Dalam Hukum I Termodinamika dinyatakan bahwa energi bersifat kekal, tidak dapat diciptakan dan tid ak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Namun tidak ada batasan mengenai perubahan energi mana yang dapat terjadi dan tidak dapat terjadi. Batasan-batasan perubahan yang terjadi kemudian dijelaskan lebih lanjut ke dalam Hukum II Termodinamika. Dalam konsep ini dijelaskan mengenai bagaimana perubahan usaha menjadi kalor dapat terjadi, begitu pula mengenai proses sebaliknya. Berdasarkan latar belakang tersebut di atas maka akan dikaji mengenai beberapa hal. Diantaranya yaitu tentang Permasalahan Hukum I Termodinamika dan siklus Termodinamika serta Konsep Hukum II Termodinamika dan Perubahan Usaha menjadi Kalor dan Sebaliknya. PEMBAHASAN Permasalahan Hukum I Termodinamika dan siklus Termodinamika. Pada Hukum I Termodinamika dinyatakan bahwa apabila sistem gas menyerap kalor dari lingkungan sebesar Q , maka oleh sistem mungkin akan diubah menjadi: a. usaha luar (W) dan perubahan energi dalam (U), b. energi dalam saja (U), dan c. usaha luar saja (W). Atau secara matematis dinyatakan sebagai : = + Agar suatu sistem dapat terus-menerus melakukan usaha yang berguna maka sistem tersebut harus bekerja dalam suatu siklus, yaitu mulai dari suatu keadaan awal dan melalui proses termodinamika kembali ke keadan awalnya. Perubahan sistem dari suatu keadaan ke keadaan lain, dan kembali berubah ke keadaan semula disebut siklus. Prinsip inilah yang digunakan untuk mesin-mesin kalor, yaitu bahwa agar dapat melakukan usaha secara terusmenerus, sistem harus bekerja dalam suatu siklus. Sadi Carnot, seorang insinyur berkebangsaan Prancis pada tahun 1824 mengembangkan sebuah model mesin ideal selanjutnya disebut mesin Carnot -, yaitu mesin yang paling efisien dengan siklus yang terdiri dari empat proses yaitu: pemuaian isotermal dan adiabatik, serta pemampatan isotermal dan adiabatik. Adapun usaha total yang dilakukan sistem CHOIRUL FATMAWATI PEND.FISIKA 2012
- 2. 2 untuk satu siklus kuivalen dengan selisih antara kalor yang diserap sistem dari reservoir suhu tinggindengan kalor yang dibuang sistem pada reservoir suhu rendah. Dapat dikatakan bahwan pada mesin Carnot telah terjadi perubahan energi kalor menjadi usaha. Hukum Kekekalan Energi yang dinyatakan dalam Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Misalnya, perubahan usaha (energi potensial) menjadi energi kalor atau sebaliknya. Akan tetapi, tidak semua perubahan energi yang terjadi di alam ini prosesnya dapat dibalik seperti pada Hukum I Termodinamika. Pada Hukum I Termodinamika ini tidak terdapat petunjuk adanya arah dan batasan-batasan perubahan yang terjadi. Adapun permasalahan yang tidak dapat diterangkan dalam Hukum I Termodinamika antara lain : 1. Dapatkah kalor mengalir dari benda yang dingin ke benda yang lebih panas atau dari benda yang sama suhunya dengan tiba-tiba dapat mengalirkan kalor, sehingga suhu kedua benda menjadi berbeda. 2. Dapatkah energi kalor seluruhnya diubah menjadi energi mekanik atau usaha secara terus-menerus. 3. Dapatkah energi diubah sekehendak kita. 4. Dapatkah energi kalor seluruhnya diubah menjadi usaha. Jawabannya adalah dapat, tetapi hanya untuk satu proses atau satu tahap saja. Konsep Hukum II Termodinamika dalam Perubahan Usaha menjadi Kalor dan Sebaliknya Hukum II Termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan ya ng tidak dapat terjadi. Pembatasan ini dinyatakan dengan berbagai cara, antara lain : 1. Hukum II Termodinamika dalam menyatakan aliran kalor (menurut Rudolf Clausius). Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya. 2. Hukum II Termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor (menurut Kelvin dan Planck) Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan megubah seluruhnya menjadi usaha luar. 3. Hukum II Termodinamika dalam pernyataan entropi. Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses irreversibel terjadi. Proses Reversibel : suatu proses yang dapat dibalikkan ke keadaan semula tanpa mengubah keadaan sekelilingnya. Proses Irreversibel : suatu proses yang tak terbalikkan. Untuk mengembalikkan ke keadaan semula harus mengubah keadaan sekelilingnya. CHOIRUL FATMAWATI PEND.FISIKA 2012
- 3. 3 Adapun untuk menjelaskan tidak adanya reversibilitas para ilmuwan merumuskan prinsip baru, yaitu Hukum II Termodinamika, dengan pernyataan: kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin, kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas Termodinamika menyatakan bahwa proses alami cenderung bergerak menuju ke keadaan ketidakteraturan yang lebih besar. Ukuran ketidakteraturan ini dikenal dengan sistem entropi. Entropi merupakan besaran termodinamika yang menyertai perubahan setiap keadaan dari awal sampai keadaan akhir sistem. Karena entropi menyatakan ketidak teraturan sistem, berarti jika suatu sistem memiliki entropi yang tinggi maka sistem tersebut makin tidak teratur. Perubahan entropi suatu sistem hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir. Proses reversibel tidak mengubah total entropi dari semesta, tetapi setiap proses irreversibel selalu menaikkan entr pi semesta. Entropi ( S ) adalah suatu ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Perubahan entropi ( S ) untuk sistem yang mengalami proses reversibel dirumuskan sebagai : = ( ) ｐ dimana : S : perubahan entropi (JK-1) Q : kalor yang diserap sistem (J) T : suhu mutlak sistem (K Hukum II termodinamika membatasi arah aliran kalor yang secara alamiah hanya dapat mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Agar kalor dapat dialirkan pada arah sebaliknya diperlukan usaha luar. Prinsip inilah yang diaplikasikan pada mesin pendingin. Aliran kalor pada mesin pendingin merupakan kebalikan dari aliran kalor pada mesin kalor. Usaha yang berasal dari energi listrik digunakan untuk menyerap kalor dari makanan yang tersimpan dalam reservoir dingin untuk dibuang pada reservoir panas, yaitu udara disekitar mesin. Sumber : Hamid, Abu Ahmad. 2007. Diktat Kuliah Termodinamika. Yogyakarta : Universitas Negeri Yogyakarta. Astono. 2003. Diktat Termodinamika. Universitas Muhammadiyah Purworejo CHOIRUL FATMAWATI PEND.FISIKA 2012