TERMODNAMIKA

RANGKUMAN BAB 3

A.   Hukum ke Nol Termodinamika

Konsep temperatur, seperti halnya konsep gaya yang telah kita pelajari pada bab sebelumnya, berasal dari persepsi dan interprestasi manusia terhadap gejala alam yang diamati.Berdasarkan pengalaman sehari-hari,temperatur diidentifikasi sebagai gejala yang berhubungan  dengan ukuran panas dan dingin suatu benda. Tubuh kita ibarat sensor alami yang dapat membedakan tempertur benda.Hanya saja, tidak seperti termometer, tubuh kita tidak dapat menunjukkan berapa besar temperatur yang suatu benda dalam skala angka.

Seperti yang telah anda pelajari pada bab kalor,jika dua benda yang memiliki temperatur berbeda diinteraksikan satu sama alain, akan terjad perpindahan kalor yang efeknya bisa kita deteksi dengan adanya perubahan temperatur. Jika benda-benda tersebut kita biarkan cukup lama, benda-benda tersebut akan memiliki temperatur sama.
      Secara Umum,Jika dua benda berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga maka benda ketiga tersebut juga berada dalam kestimbangan termal satu sama lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Ke Nol Termodinamika
                                          TA= TB dan TB = TC, maka TA = TC

B.   Hukum I Termodinamika

Mari kita tinjau beberapa contoh terjadinya proses termodinamika.Misalnya terdapat gas di dalam suatu ruang berbentuk silnder yang dilengkpi dengan piston pada bagian atas silinder. Gas tersebut dikompres hinga mencapai tekanan yang maksimum. Tekanan maksimum mengakibatkan volum gas minimum, sehingga jarak antar partikel gas menjadi semakin kecil. Keadaan ini mengakibatkan peluang terjadinya benturan anatar partikel akan semakin besar yang dapat menghasilkan panas.Sebaliknya, jika volume gas diperbesar (dengan memperkecil tekanan tapa diberi kalor),Maka temperatur gas akan turun,Peristiwa Ini Dirangkum Dalam Hukum I Termodinamika yang berbunyi:

“ Besar perubahan kalor dalam sistem adalah sama dengan jumlah perubahan energi dalam sistem dan kerja yang dilakukan”.

Secara Matematis,Bunyi dari hukum I Termodinamika tersebut  dapat ditulis bentuk persamaan

                                                ∆Q = ∆U + W

Dengan:

∆Q = perubahan kalo dalam sistem.
Sistem melepaskan kalor → Negatif (-).
Sistem menerima kalor → positif (+).

∆U = perubahan energi dalam sistem ( energi dalam )
Energi dalam sistem berkurang → negati (-) (jika suhu turun).
Energi dalam sistem bertambah → positif (+) (jika suhu bertambah).

W= kerja sistem.
Sistem menerima kerja → negatif (-) (biasanya dalam proses kompresi).
Sistem melakukan kerja → positif (+).

C. Kapasitas Panas Gas Ideal

Berdasarkan Keadaan gas yang sedang dialaminya, maka kapasitas panas untuk gas ideal dapat kita bedakan menjadi dua jenis, yaitu kapasitas panas molar pada volume konstan yang dilambangkan dengan Cv dan kapasitas panas molar pada tekanan konstan yang dilambangkan dengan Cp. Kedua kapasitas panas ini berbeda. Karna pada saat volume konstan, sistem tidak melakukan kerja ( akan dibuktikan pada bahasan selanjutnya) sehingga berdasarkan hukum termodinamiia pertama, besar perubahan energi dalam sistem sama dengan besar kalor yang diterima sistem tersebut . secara matematis berdasarkan persaamaan dapat kita tuliskan

                                                   W =  0 → ∆Q = ∆U + W = ∆U + 0
                                                                      ∆Q = ∆U

Hal ini berbeda dengan kapasitas panas molar pada tekanan konstan. Apabila kalor sistem ditambah disertai dengan terjadinya penambahan volume sistem,maka tekanan dalam sistem akan konstan.

1.    Usaha Dalam Sistem Termodinamika

Penambahan kalor menghasilkan terjadinnya usaha berupa terdorongya piston ke kanan. Kerja ini merupakan kerja mekanik yang dapat dirumuskan dengan persamaan berikut.

W = FS = F ∆x

Dalam kasus ini , ∆x adalah perpindahan piston dan F adalah besarnya gaya yang bekerja pada piston. Jika diasumsikan luas piston adalah A dan ditekan oleh gas P, maka Persamaan dapat dituliskan sebagai berikut

W = PA ∆x

Nilai A∆x adalah perubahan volume gas ∆V yang terjadi akibat perubahan kalor ( karena volume adalah luas alas dikalikan tinggi),

∆V = A ∆x

Jadi,Persamaan utuk kerja termodnamika adalah:

W = P ∆V

2.    Kapasitas kalor molar pada volume konstan

Jika jumlah mol gas adalah n mol, maka setelah kalor mengalir, kalor gas bertambah sementara piston tetap diam dan volume sistem konstan, maka besar peningkatan kalor sistem sebanding dengan pertambahan suhu gas. Dengan kapasitas kalor molar pada volume konstan Cv dapat kita definisikan sebagai:

∆Q= NCv ∆T

Karena volume sistem konstan (∆V= 0 ) maka berarti dalam hal ini sistem sedang tidak melakukan kerja, yaitu

W = P X ∆ V = P X 0 = 0

Sehingga dari persamaa hukum termodinamika pertama,kita peroleh bahwa besar kalo yang diterima sistem setara dengan perubahan energi dalam sistem, yaitu:

∆Q = ∆U

Jadi, Kalor luar yang diterima sistem digunakan seluruhnya untuk merubah energi dalam sistem adalah.

∆U = NCv ∆T

3.      Kapasitas kalor molar pada tekanan konstan

Kapasitas kalor molar pada tekanan konstan dapat didefinisikan sebagai :

∆Q = NCp ∆T

Sebelumnya , diperkenalkan sebua Persamaan Umum Gas Ideal yaitu:

PV = nRT

Dengan:

P  = tekanan gas

V = Volume gas

n = jumlah partikel

R = konstanta gas universal

T = temperatur