Sistem termodinamika adalah kuantitas suatu masa atau daerah dalam ruang yang dipilih, untuk dijadikan objek analisis. Sistem ini juga disebut sebagai sistem termodinamika. Daerah sekitar sistem tersebut disebut sebagai lingkungan. Batas antara sistem dengan lingkungannya disebut batas sistem (boundary). Gabungan antara sistem dan lingkungan disebut universe. Terdapat tiga macam sistem dalam termodinamika, yaitu sistem tertutup, sistem terbuka dan sistem terisolasi. Sistem tertutup masa dari sistem yang dianalisis tetap dan tidak ada masa keluar atau masuk ke dalam sistem, tetapi volumenya bisa berubah. Yang dapat keluar masuk sistem tertutup adalah energi dalam bentuk panas atau kerja. Contoh sistem tertutup adalah suatu balon udara yang dipanaskan, dimana masa udara di dalam balon tetap, tetapi volumenya berubah, dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon. Sistem terbuka, energi dan masa dapat keluar sistem atau masuk kedalam sistem melewati batas sistem. Sebagian besar mesin-mesin konversi energi adalah sistem terbuka. Sistem mesin motor bakar adalah ruang di dalam silinder mesin, di mana campuran bahan bahan bakar dan udara masuk ke dalam silinder, dan gas buang keluar sistem melalui knalpot. 1. Sistem adiabatik: suatu sistem yang kerja hanya dapat bertukar dengan lingkungan sedangkan panas tidak. Semua system adiabatik terisolasi secara termal dari lingkungan, contoh termos air 2. Sistem homogen: suatu sistem yang mengandung fase tunggal, contoh udara dengan uap air. 3. Sistem heterogen: Suatu system yang terdiri dari dua atau lebih fase, contoh air dengan uap air, air dengan es. Misalkan dua benda yang berasal dari material yang sama atau berbeda, yang satu panas, dan lainnya dingin. Ketika benda ini ditemukan, benda yang panas menjadi lebih dingin dan benda yang dingin menjadi lebih panas. Jika kedua benda ini dibiarkan bersinggungan untuk beberapa lama, akan tercapai keadaan di mana tidak ada perubahan yang bisa diamati terhadap sifat-sifat kedua benda tersebut. Keadaan ini disebut keadaan kesetimbangan termal, dan kedua benda akan mempunyai temperatur yang sama. Kesetimbangan termal ini juga disebut sebagai Hukum ke-nol Termodinamika. Karakteristik-karakteristik dalam sistem yang dapat diamati disebut properties, seperti tekanan P, temperature T, massa M dan volume V. Properties terbagi menjadi 3 bagian, yaitu : intensive properties, yaitu properties yang bebas dari massa, contoh tekanan dan temperature; extensive properties, yaitu properties yang bergantung pada massa sistem, contoh volume, energi dan entropi; dan specific properties merupakan extensive properties per unit massa, contoh spesifik panas, spesifik volume, dan spesifik entalpi. Tekanan Atmosfir (Patm) merupakan tekanan yang diberikan oleh atmosfir udara pada sembarang permukaan, ditentukan dengan menggunakan barometer. 1 Patm = 760 mmHg = gh = 13,6 x 103 x 9,81 x 760/1000 = 101,325 kN/m2 = 101,325 kPa = 1,01325 bar Tekanan Gauge (Pgauge) merupakan tekanan cairan yang terkandung dalam bejana tertutup. Teknan ini lebih besar dari tekanan atmosfir. Tekanan ini diukur dengan instrumen yang disebut pengukur tekanan (seperti alat pengukur tekanan Bourden). Alat pengukur ini mengukur tekanan fluida (cairan dan gas) yang mengalir melalui pipa atau saluran, boiler, dan lain-lain. Tekanan Vakum (Pvac) merupakan tekanan cairan, yang nilainya selalu lebih kecil dari tekanan atmosfir. Tekanan vakum merupakan perbedaan antara tekanan absolut dan atmosfer. Tekanan Absolut (Pabs) merupakan kekanan fluida, yang diukur terhadap tekanan nol mutlak sebagai referensi. Tekanan nol mutlak bisa terjadi hanya jika momentum molekulernya nol, dan kondisi ini muncul bila terjadi vakum yang sempurna. Tekanan absolut fluida mungkin besar atau kecil dari tekanan atmosfir tergantung pada, apakah tekanan gauge dinyatakan sebagai tekanan absolut atau tekanan vakum. Pabs = Patm + Pgauge Pabs = Patm – Pvac Tekanan hidrostatik merupakan tekanan karena kedalaman cairan. Hal ini diperlukan untuk menentukan tekanan yang diberikan oleh kolom fluida statis pada permukaan, yang tenggelam di bawahnya. Tekanan hidrostatik bekerja secara sama besar ke semua arah pada permukaan lateral tangki. 1. Convert the following reading of pressure to absolt pressure (kPa), assuming that the barometer reads 760 mmHg. (1) 90 cmHg gauge (2) 40 cmHg vacuum (3) 1.2 m H2O gauge. 2. The gas used in a gas engine trial was tested. The pressure of gas supply is 10cm of water column. Find absolute pressure of the gas if the barometric pressure is 760mm of Hg. 1. A manometer shows a vacuum of 260 mm Hg. What will be the value of this pressure in N/m2 in the form of absolute pressure and what will be absolute pressure (N/m2), if the gauge pressure is 260 mm Hg. Explain the difference between these two pressures. 2. Steam at gauge pressure of 1.5 MPa is supplied to a steam turbine, which rejects it to a condenser at a vacuum of 710 mm Hg after expansion. Find the inlet and exhaust steam pressure in Pascal, assuming barometer pressure as 76 cm Hg and density of Hg as 13.6×103 kg/m3. 3. A U–tube manometer using mercury shows that the gas pressure inside a tank is 3 cm. Calculate the gauge pressure of the gas inside the vessel. Take g = 9.78 m/s2, density of mercury = 13,550 kg/m3. 4. 12 kg mole of a gas occupies a volume of 603.1 m3 at temperature of 140°C while its density is 0.464 kg/m3. Find its molecular weight and gas constant and its pressure. 5. An aerostat balloon is filled with hydrogen. It has a volume of 1000 m3 at constant air temperature of 270 oC and pressure of 0.98 bar. Determine the load that can be lifted with the air of aerostat.
