BUKU RANCANGAN PENGAJARAN MATA AJAR TERMODINAMIKA DASAR. oleh. Tim Dosen Mata Kuliah Termodinamika Dasar

BUKU RANCANGAN PENGAJARAN MATA AJAR

TERMODINAMIKA DASAR

oleh

Tim Dosen Mata Kuliah Termodinamika Dasar

Fakultas Teknik Universitas Indonesia Maret 2016

DAFTAR ISI

hlm. PENGANTAR

3

BAB 1

INFORMASI UMUM

4

BAB 2

KOMPETENSI (CAPAIAN PEMBELAJARAN) MATA AJAR

5

1. Kompetensi (Capaian Pembelajaran Terminal)

5

2. Subkompetensi (Capaian Pembelajaran Penunjang)

5

3. Bagan Alir Capaian Pembelajaran

7

BAB 3

BAHASAN DAN RUJUKAN

8

BAB 4

TAHAP PEMELAJARAN

10

BAB 5

RANCANGAN TUGAS DAN LATIHAN

BAB 6

EVALUASI HASIL PEMELAJARAN

BAB 7

MATRIKS KEGIATAN

LAMPIRAN CONTOH SOAL TUGAS DAN EVALUASI

PENGANTAR

Buku Rancangan Pembelajaran (BRP) mata kuliah Termodinamika Dasar disusun sebagai penuntun untuk mahasiswa dalam menjalani proses pemelajaran pada mata kuliah tersebut. Dalam kajiannya, Termodinamika telah berkembang dari sebuah ilmu yang mempelajari mengenai daya gerak dari panas atau kemampuan sebuah panas dalam menghasilkan daya menjadi sebuah ilmu yang memiliki ruang lingkup lebih besar dan secara umum berhubungan dengan energi dan sifat – sifat zat. Luasnya ruang lingkup dan aplikasi Termodinamika telah menjadikannya sebagai kajian wajib bagi mahasiswa Teknik Mesin. Semoga BRP ini dapat membantu mahasiswa untuk dapat menjalani perkuliahan dan mengakhirinya dengan capaian kompetensi yang bermanfaat. Akhir kata, tim penulis mengucapkan terimakasih kepada berbagai pihak di lingkungan Universitas Indonesia dan semua pihak yang telah membantu dan menginspirasi dibuatnya buku ini.

Depok, Maret 2016

Tim Dosen

BAB I INFORMASI UMUM 1.

Nama Fakultas/Jenjang

: Teknik /Sarjana (S1)

2.

Nama mata kuliah

: Termodinamika Dasar

3.

Kode mata kuliah

: ENGxxxxx

4.

Semester ke-

:3

5.

Jumlah SKS

:4

6.

Metode pembelajara n

: active learning

7.

Mata kuliah yang menjadi prasyarat

:-

8.

Menjadi prasyarat untuk mata kuliah

: Perpindahan Kalor dan Massa Sistem Fluida

9.

Integrasi antara mata kuliah

10. Deskripsi mata kuliah

::

Mata kuliah ini memperkenalkan konsep dasar Termodinamika dan aplikasinya pada kehidupan nyata, serta memberikan pemahaman dan kemampuan analisis mengenai perancangan sistem Termodinamika. Sebagai cabang dari ilmu Fisika dan ilmu Teknik, seorang mahasiswa Teknik yang telah mempelajari Termodinamika harus memiliki pemahaman dan kemampuan analisis yang baik mengenai system Termodinamika dan interaksinya dengan lingkungan. Proses pemelajaran yang diterapkan adalah proses pemelajaran aktif dalam bentuk responsi dengan diawali penjelasan awal dari pengajar mengenai materi yang akan dibahas setiap minggunya. Secara umum, konsep – konsep yang harus dipahami oleh mahasiswa dalam mengikuti perkuliahan ini adalah konsep energy, hokum Termodinamika I, aplikasi dan analisisnya pada system tertutup dan control volume, Hukum Termodinamika II, konsep entropi dan aplikasinya dalam menentukan efisiensi isentropis, konsep exergi dan ketersediaan energy, serta berbagai siklus – siklus termodinamika.

BAB 2 KOMPETENSI (CAPAIAN PEMBELAJARAN) MATA KULIAH TERMODINAMIKA DASAR 2.1. Kompetensi (Capaian Pemelajaran Terminal) Kemampuan menerapkan pengetahuan dasar matematika, ilmu sains dasar (fisika, kimia dan ilmu hayat), hukum – hukum dan konsep - konsep dasar Termodinamika, proses – proses Termodinamika, persamaan keadaan, analisis siklus-siklus termodinamika, perancangan sistem termodinamika serta teknologi informasi yang diperlukan untuk mencapai kompetensi dalam disiplin Teknik Mesin (C4). (Basic Mathematics and Science) Kemampuan mendeskripsikan permasalahan ilmiah terkait Termodinamika dan disiplin keilmuan Teknik Mesin serta menemukan solusi permasalahan – permasalahan tersebut sesuai dengan kaidah – kaidah yang berlaku (C4). (Problem Analysis)

2.2. Subkompetensi (Capaian Pemelajaran Penunjang) 2.2.1. Konsep Dasar dan Hukum – Hukum Termodinamika (C2) 2.2.1.1. Mahasiswa dapat mengidentifikasi kontrol volume, system tertutup, dan system transien (C2) 2.2.1.2. Mahasiswa dapat memahami prinsip - prinsip keadaan (C2) 2.2.1.3. Mahasiswa dapat mengidentifikasi sifat – sifat intensif dan ekstensif (C2) 2.2.1.4. Mahasiswa memahami konsep kesetimbangan (C2) 2.2.1.5. Mahasiswa memahami konservasi massa (C2) 2.2.1.6. Mahasiswa memahami konservasi energi (C2) 2.2.2. Aplikasi Termodinamika dalam Kehidupan (C3) 2.2.2.1. Mahasiswa memahami prinsip kerja dan panas (C2) 2.2.2.2. Mahasiswa memahami keterkaitan antara aspek – aspek Termodinamika dengan kehidupan nyata (C2) 2.2.2.3. Mahasiswa dapat melakukan perhitungan dasar terkait konsep – konsep dasar Termodinamika yang berhubungan dengan aspek – aspek kerja dan energi pada kehidupan nyata (C3) 2.2.3. Persamaan Keadaan (C3) 2.2.3.1. Mahasiswa dapat membedakan antara ketiga jenis zat: gas ideal, zat kompresibel, dan zat inkompresibel (C2) 2.2.3.2. Mahasiswa dapat menggunakan table sifat keadaan untuk menghitung sifat – sifat zat kompresibel dan mengidentifikasi fase zat (C3) 2.2.3.3. Mahasiswa dapat menggunakan persamaan – persamaan keadaan untuk menghitung sifat – sifat zat kompresibel (C3) 2.2.4. Analisis Proses dan Siklus – Siklus Termodinamika (C4) 2.2.4.1. Mahasiswa dapat menghitung kerja pada batas sistem dengan menggunakan PdV 2.2.4.2. Mahasiswa dapat mengaplikasikan hukum pertama Termodinamika pada system tertutup (C3) 2.2.4.3. Mahasiswa dapat mengaplikasikan hukum pertama Termodinamika pada control volume (C3)

2.2.4.4. Mahasiswa dapat mengaplikasikan hukum pertama Termodinamika pada system transien (C3) 2.2.4.5. Mahasiswa memahami dan mampu menghitung efisiensi termal untuk mesin termal dan koefisien kinerja untuk mesin pendingin dan pompa termal (C3) 2.2.4.6. Mahasiswa memahami keterkaitan antara pernyataan Clausius, Kelvin – Planck, dan Hukum II Termodinamika (C2) 2.2.4.7. Mahasiswa memahami konsep reversibilitas (C2) 2.2.4.8. Mahasiswa memahami prinsip siklus Carnot dan dapat melakukan kalkulasi efisiensi termal Carnot dan koefisien performa Carnot (C3) 2.2.4.9. Mahasiswa memahami sifat Entropi dan dapat melakukan analisis berbagai jenis zat yang berbeda (C4) 2.2.4.10. Mahasiswa dapat mengaplikasikan efisiensi isentropik untuk mesin kerja berdasarkan analisis kontrol volume (C4) 2.2.4.11. Mahasiswa dapat menjelaskan definisi exergi, kerja reversible, destruksi exergi, efisiensi hukum ke II 2.2.4.12. Mahasiswa dapat mengaplikasikan kesetimbangan exergi untuk system tertutup dan control volume 2.2.5. Perancangan Sistem Termodinamika (C4) 2.2.5.1. Mahasiswa dapat melakukan kalkulasi untuk siklus pembangkit dan refrijerasi (C3) 2.2.5.2. Mahasiswa dapat membandingkan dan melakukan kalkulasi serta analisis berbagai siklus – siklus Termodinamika untuk perancangan sistem Termodinamika (C4)

2.3. Bagan Alir Kompetensi

BAB 3 BAHASAN DAN RUJUKAN 3.1. Kompetensi / Subkompetensi, Pokok Bahasan, Subpokok Bahasan, Estimasi Waktu, dan Rujukan Sub kompetensi 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.1.4 2.2.1.5

Pokok Bahasan

Subpokok Bahasan

Definisi dan Konsep dasar Termodinamika

      

2.2.1.6 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3

Energi dan hukum I Termodinamika

  

2.2.3.1 2.2.3.2 2.2.3.3

Sifat – sifat zat murni

          

2.2.4.1 2.2.4.2 2.2.4.5

Analisis energy pada control massa (system tertutup)



2.2.4.3 2.2.4.4

Analisis hukum I Termodinamika pada control volume





 

2.2.4.5 2.2.4.6 2.2.4.7 2.2.4.8

Hukum ke II Termodinamika

   

Termodinamika dan Energi Dimensi dan satuan Sistem dan Kontrol Volume Sifat – sifat system Densitas dan Specific Gravity Keadaan dan Kesetimbangan Temperatur dan Hukum ke-nol Termodinamika Proses dan Siklus Bentuk – bentuk energi Transfer energy dengan kerja dan panas Bentuk mekanikal dari Kerja Hukum I Termodinamika Efisiensi Konversi Energi Energi dan Lingkungan Zat murni dan fasenya Proses perubahan fasa zat murni Diagram property untuk proses perubahan fasa Tabel sifat keadaan dan aplikasinya Persamaan keadaan gas ideal dan persamaan keadaan lainnya Faktor kompresibilitas Tekanan uap dan kesetimbangan fasa Kesetimbangan energy untuk system tertutup Kalor spesifik gas ideal, solid, dan liquid Konservasi massa untuk control volume Konservasi energy untuk control volume Analisis tunak dan transien Hukum II Termodinamika Pernyataan Kelvin - Planck Konsep irreversibilitas Aplikasi hukum II Termodinamika pada siklus Termodinamika

Estimasi Waktu 4x50

Rujukan [1] BAB 1 [2] BAB 1

4x50

[1] BAB 2 [2] BAB 2

6x50

[1] BAB 3 [2] BAB 3

4x50

[1] BAB 2 [2] BAB 4

6x50 menit

[1] BAB 4 [2] BAB 5

6x50 menit

[1] BAB 5 [2] BAB 6

  2.2.4.9 2.2.4.10

Entropi

     

2.2.4.11 2.2.4.12

Exergi

   

2.2.5.1

Siklus Gas

   

2.2.5.1 2.2.5.2

Siklus Uap

  

2.2.5.1 2.2.5.2

Refrijerasi dan pompa kalor

       

Siklus Carnot Skala temperature Termodinamika Introduksi entropi Perubahan entropi untuk proses reversible secara internal Perubahan entropi zat murni, liquid, solid, dan gas ideal Kesetimbangan entropi Proses isentropic Efisiensi isentropic Definisi Exergi Kesetimbangan exergi untuk system tertutup Transfer exergi melalui berbagai medium Kesetimbangan exergi untuk control volume Efisiensi hukum ke II Mesin Pembakaran Dalam Turbin Gas Aliran kompresibel: Nozzle dan Diffusers Analisis hokum ke II siklus gas Sistem Pembangkit Uap Kalkulasi exergi untuk siklus pembangkit uap Siklus pembangkit uap - gas Siklus carnot terbalik Sistem refrijerasi uap Sistem refrijerasi kompresi Sifat – sifat refrijeran Sistem refrijerasi kompresi bertingkat Sistem refrijerasi absorpsi Pompa kalor

6x50 menit

[1] BAB 6 [2] BAB 7

6x50 menit

[1] BAB 7 [2] BAB 8

4x50 menit

[1] BAB 9 [2] BAB 9

6x50 menit

[1] BAB 8 [2] BAB 10

4x50 menit

[1] BAB 10 [2] BAB 11

3.2. Daftar Rujukan : [1] Moran, Michael J. and Shapiro, Howard N. Fundamentals of Engineering Thermodynamics 5th edition. Danvers: John Wiley & Sons, 2006. [2] Cengel, Yunus A. and Boles, Michael A. Thermodynamic: an Engineering Approach 5th edition. Boston: McGraw-Hill, 2006.

BAB 4 TAHAP PEMELAJARAN Tahap Pemelajaran* Subkompetensi

Orientasi

Latihan

Umpan balik

(%)

(%)

(%)

Media Teknologi

2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.1.4 2.2.1.5

Introduksi dan penjelasan mengenai mata kuliah Termodinamika Dasar dan konsep – konsep dasar Termodinamika (60%)

Mahasiswa melaksanakan latihan mandiri dalam bentuk responsi terkait materi yang telah diberikan (AL) (30%)

Pengajar LCD Projector membahas latihan mandiri mengenai kesesuaian dengan capaian subkompetensi yang ditargetkan (10%)

2.2.1.6 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3

Pengajar memberikan penjelasan komprehensif mengenai konsep energy dan hokum I Termodinamika (60%)



2.2.3.1 2.2.3.2 2.2.3.3

Pengajar memberikan penjelasan dan motivasi mengenai pentingnya kajian zat – zat murni dalam Termodinamika (60%)



2.2.4.1 2.2.4.2 2.2.4.5

Pengajar menjelaskan pendekatan dan analisis energy pada system tertutup (60%)


Pengajar LCD Projector membahas latihan mandiri mengenai LCD Projector kesesuaian dengan capaian subkompetensi yang ditargetkan (10%)

2.2.4.3 2.2.4.4

Pengajar menjelaskan pendekatan dan analisis energy pada control volume (60%)


Pengajar membahas latihan mandiri mengenai kesesuaian dengan capaian subkompetensi yang ditargetkan (10%)

2.2.4.5 2.2.4.6 2.2.4.7 2.2.4.8

Pengajar memberikan penjelasan yang komprehensif mengenai hokum II Termodinamika dan aplikasinya (60%)



2.2.4.9 2.2.4.10

Pengajar memberikan penjelasan yang komprehensif mengenai konsep entropi (60%)



2.2.5.1

Pengajar memberikan penjelasan komprehensif dan ilustratif mengenai siklus-siklus Uap dan analisisnya (60%)

Mahasiswa melaksanakan latihan mandiri dalam bentuk responsi terkait materi yang telah diberikan (AL) dan meliputi studi kasus keteknikan yang relevan (PBL) (30%)


2.2.5.1 2.2.5.2

Pengajar memberikan penjelasan komprehensif dan ilustratif mengenai siklus Gas dan analisisnya (60%)

Mahasiswa melaksanakan latihan mandiri dalam bentuk responsi terkait materi yang telah diberikan (AL) dan meliputi studi

Pengajar LCD Projector membahas latihan mandiri mengenai kesesuaian dengan capaian subkompetensi yang ditargetkan

2.2.5.1 2.2.5.2

Pengajar memberikan penjelasan komprehensif dan ilustratif mengenai siklus refrijerasi dan pompa kalor (60%)

kasus keteknikan yang relevan (PBL) (30%)

(10%)

Mahasiswa melaksanakan latihan mandiri dalam bentuk responsi terkait materi yang telah diberikan (AL) dan meliputi studi kasus keteknikan yang relevan (PBL) (30%)


Catatan: *Tahap pembelajaran terdiri atas tiga, yakni orientasi (O), latihan (L), dan umpan Balik (U). Pada orientasi, pengajar memberikan penjelasan awal tentang pokok bahasan, materi dan metode latihan, waktu yang digunakan, dan sistem penilaian. Pada tahap latihan, mahasiswa melakukan aktivitas latihan sesuai dengan metode pembelajaran yang diterapkan (active learning (AL) dan Problem-based Learning (PBL). Pada tahap umpan balik, pengajar memberikan klarifikasi atas latihan yang telah dilaksanakan oleh mahasiswa dan dapat diikuti penugasan yang dikerjakan di rumah, termasuk tugas membaca bahan bacaaan untuk pertemuan berikutnya. Dalam hal metode pembelajaran, diterapkan metode pembelajaran aktif sebagai berikut. (1) Active Learning, dilaksanakan dengan cara memberikan latihan soal – soal kepada mahasiswa dalam rangka memahami dan mengaplikasikan konsep Termodinamika dalam menyelesaikan permasalahan keteknikan (2) Problem-based Learning, dilakukan terhadap sebuah kasus yang ingin menggambarkan urgensi Termodinamika di dalam dunia keteknikan. Mahasiswa dimotivasi agar mengerti dan dapat menerapkan konsep – konsep Termodinamika dalam penyelesaian permasalahan di dunia keteknikan. Umpan balik dari pengajar adalah membahas, memberikan masukan – saran, dan mengklarifikasi hasil analisis terkait pemecahan permasalahan yang diberikan pada PBL.

BUKU RANCANGAN PENGAJARAN MATA AJAR TERMODINAMIKA DASAR. oleh. Tim Dosen Mata Kuliah Termodinamika Dasar

Recommend Documents