Hukum I Termodinamika Dosen : Syafa`at Ariful

Hukum I Termodinamika
Dosen : Syafa’at Ariful Huda, M.Pd
Makalah Fisika Dasar II
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Fisika II Pada Program Strata 1 (S1)
Anggih Pratama 20148300618
Ayulia Nurfatwa 20148300574
Program Studi Pendidikan Matematika
Sekolah Tinggi Keguruan dan Pendidikan Kusumanegara
Jakarta
2014
Daftar Isi
Daftar Isi
Kata Pengantar
Bab I
a. Pendahuluan
b. Perumusan Masalah
Bab II
Pembahasan
a. Beberapa Istilah Penting dalam Hukum I Thermodinamika
1.
2.
3.
4.
5.
Sistem dan Lingkungan
Kesetimbangan
Pengertian Kalor
Pengertian Usaha dalam Thermodinamika
Energi Dalam ( Internal )
b. Hukum I Thermodinamika
c. Proses-proses Thermodinamika
1.
2.
3.
4.
Isobarik
Isokhorik
Isotermik
Adiabatik
d. Energi dalam Thermodinamika
Bab III
Penutup
a. Kesimpulan
b. Saran
Daftar Pustaka
KATA PENGANTAR
Alhamdulillaah puji syukur kami ucapkan atas kehadirat
Allah SWT, karena dengan rahmat dan karunia-Nya kami masih
diberi kesempatan untuk bekerja bersama untuk menyelesaikan
makalah ini. Dimana makalah ini merupakan salah satu dari tugas
mata kuliah Fisika Dasar II, yaitu Hukum Termodinamika I.
Tidak lupa kami ucapkan Jazakallahu Khaira kepada dosen mata
kuliah dan teman-teman yang telah memberikan dukungan dalam
menyelesaikan makalah ini. Kami menyadari bahwa dalam
penulisan makalah ini masih banyak kekurangan, oleh sebab itu
kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Dan
semoga dengan selesainya makalah ini dapat bermanfaat bagi
pembaca dan teman-teman. Aaaaaamiiiiin.
Bekasi, 19 Februari 2015
Penyusun
Bab I
Pendahuluan
A. Latar Belakang Masalah
Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah,
dan karena pentingnya materi dan untuk menanbah pematerian,
maka dengan ini saya menyusun makalah tentang, Hukum I
Thermodinamika.
B. Perumusan Masalah
1. Kita dapat mengetahui beberapa istilah penting dalam Hukum
Thermodinamika I.
2. Kita dapat mengetahui usaha dalam Hukum I Thermodinamika .
3. Kita dapat mengetahui proses dalam Hukum I Thermodinamika.
4. Kita dapat mengetahui energy dalam system Hukum I
Thermodinamika.
C. Tujuan
Untuk melengkapi salah satu tugas mata kuliah, melengkapi materi
dan mempermudah pembelajaran.
Bab II
Pembahasan
A. Hukum I Thermodinamika dan Beberapa Istilah Penting.
Thermodinamika merupakan cabang fisika yang mempelajari hubungan
antara kalor, energy mekanik, serta aspek dari energy dan perpindahannya.
1. Sistem dan Lingkungan.
Sistem adalah suatu bagian terpisah yang menjadi pusat perhatian dapat
berupa ruang atau benda, dan lingkungan adalah sesuatu diluar system yang
dapat mempengaruhi keadaan system secara langsung.
2. Kesetimbangan.
Ada tiga macam kesetimbangan dalam Thermodinamika, pertama
kesetimbangan mekanis, kesetimbangan kimia, dan kesetimbangan termal.
3. Pengertian kalor.
Kalor merupakan energy yang berpindah akibat perbedaan suhu antara
system dan lingkungannya. Sistem dapat melepaskan kalor ke lingkungan,
sebaliknya lingkungan juga dapat memberi kalor kepada system.
4. Pengertian Usaha dalam Thermodinamika.
Usaha Luar
Usaha luar dilakukan oleh system, jika kalor ditambahkan (dipanaskan) atau
kalor dikurangi (didinginkan) terhadap system. Jika kalor diterapkan kepada
gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan
oleh gas tersebut.
W = P (V2-V1)
W = Usaha yang dilakukan gas terhadap lingkungan.
P = Tekanan
V = Volume
Dengan demikian untuk setiap proses dengan volume tetap (V1=V2), usaha
yang dilakukan system bernilai nol.
Jika V2 > V1, berarti usaha (W) dilakukan oleh system dan usaha ini bertanda
positif (+). Sebaliknya jika V2 < V1 berarti usaha (W) dilakukan pada system,
dan usaha ini bertanda negatif.
5. Energi Dalam ( Energi Internal)
Didalam system terdapat partikel yang selalu bergerak. Jika energy tiap
partikel adalah Ek, sedangkan didalam system terdapat N partikel, energy
dalam (U) yang dimiliki system itu dapat dirumuskan dengan :
U= N Ek
Energy dalam bersifat konservatif, yang artinya besarnya tidak bergantung
pada lintasan atau proses yang dilalui, melainkan hanya bergantung pada
keadaan awal dan keadaan akhir system.
B. Hukum I Thermodinamika.
“ Ketika kalor Q diberikan pada system, sebagian kalor yang diberikan
digunakan untuk menaikkan energy dalam sebesar ∆U, sedangkan sisanya
keluar dari system itu melakukan usaha (W) terhadap lingkungannya,”
Secara matematis, hukum I thermodinamika dirumuskan sebagai berikut.
Q= ∆U + W
Hukum I Thermodinamika merupakan salah satu bentuk hukum kekekalan
energy yang melibatkan kalor. Dalam penggunaan Hukum I Thermodinamika,
ada beberapa hal yang harus diperhatikan, yaitu perjanjian tanda :
- Q bertanda positif (+) apabila kalor masuk ke dalam system ( system
menerima kalor).
- Q bertanda negative (-) apabila kalor keluar dari system (system melepas
kalor ke lingkungan).
- W bertanda positif (+) apabila usaha dilakukan oleh system terhadap
lingkungan.
- W bertanda negative (-) apabila usaha dilakukan lingkungan terhadap
system.
C. Proses-proses Thermodinamika.
Pada Hukum I Thermodinamika terdapat empat proses, yaitu Isobarik,
Isokhorik, Isothermal dan Adiabatik.
1. Hukum I Thermodinamika untuk Proses Isobarik.
Proses Isobarik adalah proses perubahan yang berlangsung pada tekanan
tetap.
- Persamaan keadaan Isobarik.
V/T = Konstan atau V1/T1 = V2/T2
-
Usaha Sistem
W = P . ∆V = P . (V2-V1)
-
Kalor Sistem
Q = ∆U + P . ∆V
2. Hukum I Thermodinamika untuk Proses Isokhorik.
Proses Isokhorik adalah proses perubahan yang berlangsung pada volume
tetap.
- Persamaan keadaan Isokhorik.
P/T = Konstan atau P1/T1 = P2/T2
-
Usaha Sistem
W=0
Artinya tidak ada usaha.
-
Kalor Sistem
Karena W = 0 maka :
Q = ∆U
3. Hukum I Thermodinamika untuk Proses Isotermal (Isotermik)
Proses Isotermal adalah proses perubahan yang berlangsung pada suhu tetap.
-
Persamaan keadaan Isotermik
P . V = Konstan atau P1 . V1 = P2 . V2
-
Usaha Sistem
W = nRT In (V2/V1)
-
Kalor Sistem
∆U = 0 maka Q = W
4. Hukum I Thermodinamika untuk Proses Adiabatik.
Proses Adiabatik adalah proses perubahan yang berlansung tanpa ada kalor
yang masuk ataupun keluar dari system ( Q = 0 )
-
Persamaan Keadaan Adiabatik
P1V1ᵞ = P2V2ᵞ dengan ƴ = Cp/Cv
-
Usaha Sistem
W = 1 / ƴ – 1 ( P1V1 – P2V2)
-
Kalor Sistem Q = 0 maka
∆U = -W Artinya tidak ada kalor yang masuk dan keluar system.
D. Energi dalam Sistem
Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energy dalam.
Energy dalam gas berkaitan suhu gas tersebut dan merupakan mikroskopik
gas tersebut, meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas
tersebut dapat memiliki energy yang tidak tampak tetepi terkandung dalam
gas tersebut dan hanya dapat dilihat secara mikroskopik.
Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada
dalam keadaan gerak yang acak, gerakan partikel ini disebabkan energy
kinetik rata-rata dari seluruh partikel yang bergerak.
Energy kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas, jadi energy dalam dapat
dilihat sebagai jumlah keseluruhan energy kinetik dan potensial yang
terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel didalam gas tersebut dalam
skala mikroskopik. Dan energy dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas.
Secara matematis perubahan energy dalam gas dinyatakan sebagai :
Untuk gas Monoatomik :
∆U = 3/2 nR∆T
Untuk gas diatomic
∆U = 5/2 nR∆T
Dimana ∆U adalah perubahan energy dalam gas, n adalah jumlah mol gas, R
adalah konstanta umum gas (R = 8. 31 J mol ⁻ˡ k ⁻ˡ dan ∆T adalah perubahan
suhu gas (dalam Kelvin))
(Energi dalam : dikutip dari sumber internet Wikipedia)
Bab III
Penutup
A. Kesimpulan
Jadi, Hukum I Thermodinamika menyatakan apabila kalor
diberikan kepada system dan system melakukan usaha maka akan
terjadi perubahan dalam.
Q = ∆U + W
Keterangan :
Q = Kalor ( J )
∆U = Perubahan Energi Dalam ( J )
W = Usaha (J)
Dengan memperhatikan perjanjian tanda:
Q ( + ) jika system Menerima Kalor
Q ( - ) jika system Melepas Kalor
W ( + ) jika system melakukan usaha ( Kerja )
W ( - ) jika system menerima usaha ( Kerja)
Didalam Hukum I Thermodinamika terdapat empat proses
Thermodinamika yaitu :
1.
2.
3.
4.
Isobarik → Tekanan Konstan
Isokhorik → Volume Konstan
Isotermik → Suhu Konstan
Adiabatik ( Qmasuk = 0, Qkeluar = 0 )
B. Saran
Kami mengharapkan agar makalah ini dapat dipergunakan
dietrima, sebagai bahan ajaran yang membangun oleh mahasiswa
dan siswa. Serta kami harap agar makalah dapat menjadi bahan
referensi untuk mahasiswa dalam mengerjakan tugas yang
mengenai Hukum I Thermodinamika .
Daftar Pustaka
Banun, Choirul, 2013. Top No.1 Fisika untuk SMA kelas X, XI, XII, Jakarta:
Penerbit Erlangga.
Aurelia, Asha, 2013. Rumus Fisika untuk SMA X, XI, XII, Jakarta: Kompas Ilmu
Purwoko, Fendi, 2010. Fisika 2 untuk SMA kelas XI, Jakarta: Departemen
Pendidikan.
Endarko, 2010. Fisika Jilid 2 untuk SMK Teknologi Jilid 2, Bandung : Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.