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.
