PENGGUNAAN HUKUM THERMODINAMIKA

BAB VI

PEMBAHASAN

Pelajaran termodinamika adalah ilmu yang membahas hubungan (pertukran) antara panas dengan kerja. Prinsip-prinsip dan metode-metode termodinamika dipakai pada perencanaan-perencanaan motor-motor bakar (turbin), pusat-pusat tenaga nuklir, pesawat-pesawat pendingin, roket (pesawat terbang), pesawat-pesawat dengan tenaga listrik dan lain-lain.

Kerja, Kalor dan Energi adalah konsep yang mendasar dalam termodinamika . Semua pengukuran kalor dan perubahan energi menghasilkan pengukuran kerja. Kerja  = gaya x jarak ; kerja dilakukan selama proses untuk menghasilkan suatu perubahan  Energi = kapasitas sistem untuk melakukan kerja. Kalor  = energi sistem yang berubah sebagai hasil perbedaan temperatur antara sistem dan temperatur lingkungan. Proses pelepasan energi sebagai kalor disebut eksoterm, dan proses penyerapan energi sebagai kalor disebut endoterm

HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMA

Energy dalam suatu system besarnya tetap kecuali jika diubah dengan melakukan kerja atau pemanasan.

Hukum pertama juga disebut sebagai hokum kekekalan energy, “energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihancurkan/dihilangkan. Tetapi dapat ditransfer dengan berbagai cara”.

Secara matematis. hukum termodinamika I pada sistem tertutup, dinyatakan sebagai:

                                                dU  = dq + dw                                                                                 

                                                DU = q + w 

Dengan kata lain, perubahan energi dalam sistem (U) setara dengan panas yang diberikan pada sistem   (q) dan kerja yang dilakukan terhadap sistem (w)

Jika hanya diberikan panas, berlaku:

                                     DU = q                            

Jika hanya dilakukan kerja berlaku:

                   DU = w             

PENGGUNAAN HUKUM THERMODINAMIKA PERTAMA

1.       Proses Adiabatik

Perubahan keadaan system adalah adiabatic  bila tidak ada panas diterima/dikeluarkan system dari/terhadap sekelilingnya atau dq=0. Hal ini dimungkinkan bila system diisolasi. Kejadian ini terdapat pada motor-motor bakar (diesel type of internal combustion engine), pada akhir kompresi temperature udara sangat tinggi hingga sanggup membakar bahan bakar (minyak) tanpa mempergunakan bunga api.

2.       Entalphy

Entalpi suatu system adalah penjumlahan dari energy dalam dengan hasil kali tekanan dan volume system.

3.       Proses-melingkar-Carnot

Bilamana suatu system setelah mengalami beberapa perubahan keadaan dan akhirnya kembali ke keadaan mula-mula, maka system dikatakan menjalani  proses melingkar. Pada tahun 1984 carnot menyusun suatu proses melingkar reversible yang terdiri dari sepasang proses isothermal dan sepasang proses adiabatic. Proses ini disebut proses melingkar carnot. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh pendekatan efficiency tertinggi secara teoritis dan derajad kesempurnaan suatu mesin panas.

4.       Refrigerator carnot

Refrigerator Carnot bekerja dengan kebalikan dari proses mesin carnot. Mesin carnot disebut direct cycle, refrigerator carnot disebut reversed cycle. Direct cycle terjadi pada mesin-mesin panas, reversed cycle terjadi pada pesawat-pesawat  (instalasi) pendingin dan pompa-pompa.

5.       Persamaan energy untukaliran merata (stedy low)

Aliran fluida kita jumpai pada mesin uap, turbin uap, refrigerator dan sebagainya.

Bila berat fluida masuk per satuan waktu sama dengan berat fluida keluar per satuan waktu, maka aliran sedemikian disebut aliran merata (steady low).

6.       Aliran melalui nozzle

Nozzle  adalah alat untuk merubah energy dalam menjadi energy kinetic fliuda.

7.       Boiler

Boiler adalah alat untuk pembangkit uap (steam generator).

8.       Kompresor dengan piston

Kompresor dengan piston dapat dipakai untuk cairan dan gas. Aliran fluida pada alat ini adalah aliran merata.

9.       Kompresor centrifugal

Kompresor ini dapat dipakai untuk cairan dan gas. Keadaan kompresor centrifugal sama seperti kompresor dengan piston.

10.   Condenser

Air pendingin dimasukan dari luar dan pipa-pipa air dalam kondensor dialiri air. Panas dari uap diserap air keluar. Condenser tidak menerima/melakukan kerja dan perubahan energy potensial relative dapat diabaikan dibandingkan dengan jumlah panas yang diserap air.

11.   Turbin uap/gas

Uap dialirkan melalui nozzle sehingga diperoleh uap dengan kecepatan tinggi menumbuk sudu-sudu turbin.

12.   Persamaan Energi

Proses termodinamika

Proses Isotermal ( ΔT= 0 )

Proses Siklik Proses Isobarik(ΔP= 0 )

Proses Adiabatik(ΔQ= 0 )

Proses Isokhorik (ΔV= 0 )

HUKUM TERMODINAMIKA KEDUA

Hukum termodinamika kedua memberi batasan-batasan tentang arah yang dijalani suatu proses yang sekaligus member criteria apakah proses itu reversible atau irreversible.

Beberapa pernyataan  umum tentang hukum termodinamika kedua, antara lain:

1.       Pernyataan Calusius.

Tidak mungkin membangun suatu mesin yang beroprasi dalam satu cycle dengan hanya melulu transfer panas dari benda yang dingin ke benda yang panas.

2.       Pernyataan Kelvin Planck.

Tidak mungkin membangun suatu mesin yang bekerja dalam satu cycle dengan mengambil panas dari suatu revervoir dan menghasilkan kerja sebesar panas yang diambil.

3.       Pernyataan Clausius secara singkat.

Panas tidak akan mengalir dengan sendirinya dari benda yang dingin ke benda yang panas.

4.       Pernyataan Kelvin Planck yang terakhir.

Energy yang terdapat di dunia ini selalu berusaha kea rah dispasi yaitu ke arah pembagian panas yang merata.

DAFTAR PUSTAKA

S. Nanggolan,Werlin.1976.Teori Soal Penyelesaian Thermodinamika.Bandung:CV.Armico

P.W. Atkins.1994.Kimia Fisika.Jakarta:Erlangga

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga