Pengantar Termodinamika

Posted by Garis Pandang Blog on Rabu, Februari 09, 2011 1 comment

Termodinamika ialah ilmu yang mempelajari hubungan antara panas (kalor) dan energi dalam bentuk lain, misalnya Kerja.Ilmu ini berdasarkan atas Hukum Thermodinamika I dan II. Sebagai tambahan dikenal juga Hukum Thermodinamika 0 dan III. Konsep dan prinsip themodinamika banyak digunakan pada berbagai mesin dan peralatan, sebagai contoh : mesin pembakar dalam, pembangkit tenaga uap, pembangkit tenaga matahari, pembangkit tenaga nuklir, mesin-mesin pendingin, dan lain-lain.

Hukum I Termodinamika 

“Jika jumlah panas ∆Q mengalir ke dalam suatu system, maka energy ini harus tampak sebagai peningkatan energy dalam ∆U dari system dan usaha ∆W yang dilakukan oleh system pada lingkungan ”

∆Q = ∆U +  ∆W 

Hukum II Termodinamika

1. Panas mengalir secara spontan dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin, tetapi tidak sebaliknya.
2. Tidak ada mesin pemanas yang bekerja terus menerus yang dapat mengubah semua panas-masuk menjadi usaha-keluar yang berguna.
3. Jika suatu system mengalami perubahan secara spontan, system tersebut akan berubah dengan cara sedemikian sehingga entropinya akan meningkat atau, dalam kasus terbaik, Konstan.

 Hukum Termodinamika ke-0

Hukum ini menyatakan bahwa bila dua buah benda mempunyai temperature yang sama dengan sebuah benda yang ketiga maka ke dua benda yang pertama juga mempunyai temperature yang sama.

 

Gambar 1. Kesamaan Temperatur

Sistim Thermodinamika ialah daerah atau sejumlah zat yang dipelajari/dikaji secara thermodinamika. Sistim ini dipisahkan dari sekelilingnya oleh suatu permukaan tertutup (boundaries), baik yang bersifat tetap maupun yang dapat berubah-ubah. 

Gambar 2. Sistim Thermodinamika dan Sekelilingnya

      

       Sistem thermodinamika dapat diklasifikasikan berdasarkan massa, panas, dan kerja yang melintasi boundaries dari sistim, sebagai berikut :

1. Sistim Terbuka : massa, panas, dan kerja dapat masuk/keluar sistim
2. Sistim Tertutup : Panas dan Kerja dapat masuk/keluar sistim
3. Sistim terisolasi : Hanya massa yang dapat masuk/keluar sistim

Besaran Thermodinamika dapat dibagi atas :

• Besaran Ekstensif : Bergantung kepada Massa, Contoh : V, U, H, dan S
• Besararan Intensif : Tidak bergantung kepada  massa,Contoh : T, P, v, u, h, dan s

         
          Ada beberapa besaran intensif yang dapat diperolrh dari besaran ekstensif yaitu dengan membaginya dengan massa :

       Volume spesifik           v = V/m = [m³/kg]

       Energi dalam spesifik   u = U/m = [kJ/kg]

       Entalpi Spesifik            h = H/m = kJ/kg

       Entropi spesifik            s = S/m = kJ/kg-K

Process adalah Lintasan yang dilalui oleh perubahan keadaan suatu sistim, dimana sistim mengalami perubahan keadaan bila terjadi perubahan dari satu atau lebih Besarannya.

Beberapa Proses dapat terjadi dengan salah satu besarannya tetap konstan :

1. Proses Isobarik yaitu proses dengan tekanan tetap konstan (a)
2. Proses Isochorik yaitu proses dengan volume tetap konstan (b)
3. Proses Isothermal yaitu proses dengan temperature tetap konstan (c)
4. Proses Isentropik yaitu proses dengan entropi tetap konstan (d)

Gambar 3. Proses dengan salah satu besaran tetap konstan

Siklus adalah Sekumpulan proses yang dialami oleh suatu sistim dimulai dari suatu keadaan awal dan berakhir kembali pada keadaan awal tersebut. Sebagai contoh : Siklus Otto untuk motor bensin

Gambar 4. Siklus Otto