MAKALAH TERMODINMIKA FISIKA

DI SUSUN OLEH MUHAMMAD MANSYUR XI IPA 4 06 77 21 SEKOLAH MENENGAH ATAS NEGERI 2 PAREPARE TAHUN AJARAN 2007 / 2008 KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkah, rahmat, dan hidayah-Nya sehingga makalah ini dapat selesai sebagaimana yang saya harapkan. Dalam penyusunan makalah kali ini, saya ditugasi untuk memaparkan tentang Termodinamika. Kemudian dengan selesainya makalah ini, kami menghaturkan rasa terima kasih kepada Ibu guru yang telah membimbing kami dalam penyusunan makalah ini. Khususnya kepada guru mata pelajaran Fisika. Semoga malakah yang telah kami susun ini dapat bermanfaat bagi kami dan bagi para pembaca dan pelajar yang sedang menuntut ilmu. Parepare, 24 June 2008 Muhammad Mansyur DAFTAR ISI Halaman Judul------------------------------------------------------------------------------- 1 Kata Pengantar------------------------------------------------------------------------------ 2 Daftar Isi-------------------------------------------------------------------------------------- 3 Bab 1 Pendahuluan------------------------------------------------------------------------- 4 Bab 2 Pembahasan------------------------------------------------------------------------- 5 1) Hukum Pertama Termodinamika---------------------------------------------------- 5 2) Hukum Kedua Termodinamika------------------------------------------------------ 5 3) Usaha-------------------------------------------------------------------------------------- 6 4) Energi-------------------------------------------------------------------------------------- 6 5) Kalor--------------------------------------------------------------------------------------- 7 6) Proses – Proses Termodinamika----------------------------------------------------- 7 7) Mesin Kalor------------------------------------------------------------------------------ 7 8) Siklus Carnot----------------------------------------------------------------------------- 8 9) Mesin Pendingin------------------------------------------------------------------------- 8 Bab 3 Penutup------------------------------------------------------------------------------- 9 Kesimpulan---------------------------------------------------------------------------------- 9 Daftar Pustaka------------------------------------------------------------------------------ 10 Bab 5 Lampiran---------------------------------------------------------------------------- 11 BAB 1 PENDAHULUAN Termodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari hokum – hokum dasar yang di patuhi oleh kalor dan usaha. Dalam termodinamika gas dipelajari tentang perubahan energi dalam suatu gas dan factor – factor yang mempengaruhi energi dalam. Temodinamika juga melibatkan usaha yang di lakukan dan kalor yang disuplai atau hilang dari suatu gas. Energi dalam merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensial yang berhubungan dengan atom – atom atau molekul – molekul zat. Untuk gas ideal gaya anatar molekul dapat diabaikan sehingga energi potensial molekul – molekul adalah nol. Dengan demikian, energi dalam hanyalah total energi kinetic dari seluruh molekul. Hukum Pertama Termodinamika : U = V2 – V1= Q – W Catatan : Q positif jika system memperolaeh (menerima) kalor, Q negative jika system kehilangan atau memberi kalor. Hukum Kedua Termodinamika : Formula Kelvin – Planck Formula Claucius Sesuai dengan hokum kedua termodinamika, konversi siklus dari energi panas menjadi bentuk lain tidak dapat memiliki efisiensi sempurna: sejumlah energi harus dibuang ke sumber dingin. Menara pendingin pada sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir ( PLTN ) adalah tempat dimana enerig panas dibuang. Menara pendingin berfungsi mendinginkan energi yang dibuang oleh mesin kalor agar air yang akhirnya dibuang ke lingkungan memiliki suhu yang tidak membahayakan lingkungan. BAB 2 PEMBAHASAN Termodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari hokum – hokum dasar yang di patuhi oleh kalor dan usaha. Dalam termodinamika gas dipelajari tentang perubahan energi dalam suatu gas dan factor – factor yang mempengaruhi energi dalam. Temodinamika juga melibatkan usaha yang di lakukan dan kalor yang disuplai atau hilang dari suatu gas. 1. Hokum Pertama Termodinamika adalah bentuk lain dari hokum kekekalan energi yag diaplikasikan pada perubahan energi dalam yang dialami oleh suatu system menurut hokum pertama, energi dalam suatu zat dapat ditingkatkan dengan menambahkan kalor ke zat atau dengan melakukan usaha pada zat. Energi dalam suatu system perubahan dari nilai awal U1 ke nilai akhir U2 berhubungan dengan kalor Q dan usaha W: U = V2 – V1= Q – W Catatan : Q positif jika system memperolaeh (menerima) kalor, Q negative jika system kehilangan atau memberi kalor. W positif jika usaha dilakukan oleh system dan negative jika usaha di lakukan pada system. 2. Hokum Kedua Temodinmika mengatakan bahwa memiliki arah atau tidak semua proses di alam adalah reversible (arahna dapat dibalik). Dengan demikian hokum kedua termodinamika dinyatakan : 1. Formula Kelvin – Planck: “Tak mungkin untuk membuat mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata – mata mengubah energi panas yang di peroleh dari suatu sumber pada suhu tertentu seluruhnya menjadi mekanik”. 2. Formula Claucius: “Tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalm suatu siklus yang semata – mat amemindahkan energi panas dari suatu benda dingin ke benda panas”. 3. Usaha Usaha W dapat dihitung dengan persamaan W = F. s F = P. A V = A. s Ket : F = Besar gaya P = Tekanan A = Luas permukaan V = Volume s = Besar perpindahan W = Usaha Rumus – rumus usaha gas W = dV 4. Energi Energi dalam merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensial yang berhubungan dengan atom – atom atau molekul – molekul zat. Untuk gas ideal gaya anatar molekul dapat diabaikan sehingga energi potensial molekul – molekul adalah nol. Dengan demikian, energi dalam hanyalah total energi kinetic dari seluruh molekul. Perubahan energi dalam U = U2 – U1 Formulasi energi dalam : Gas monoatomik: U = 3/2 NkT = 3/2 nRT U = 3/2 nR T = 3/2 nR( T2 – T1 ) Diatomic a) Suhu mendidih 100 K. U = 3/2 NkT = 3/2 nRT b) Suhu Sedang 500 K U = 5/2 NkT = 5/2 nRT c) Suhu Tertinggi 1000 K U = 7/2 NkT = 7/2 nRT 5. Kalor Q = m.c. T atau Q = c. T Tetapan Laplace Y = c.P/c.V kapasitas kalor molar: c.m = c/n Kalor pada tekanan tetap Q.P = c.P. T atau Q.P = n.C.P.m. T Kalor pada volume tetap Q.V = C.v. T atau Q.V = n.C.V.m. T 6. Proses – Proses Termodinamika Gas  Proses Isobarik adalah proses prubahan keadaan gas pada tekanan tetap. Usaha W = P V = P (V2 – V1) Persamaan keadaan Isobarik V/T = C atau V1/T1 = V2 / T2 atau V – T = n.R/P  Proses Isokhorik adalah proses perubahan gas pada volume tetap. Usaha W = 0 dan U = Q Persamaan keadaan Isokhorik P/T = C atau P1 / T1 = P2 / T2 atau P/ T = n.R/V  Proses Isotermal adalah proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap. U = 0 dan W = Q Persamaan keadaan Isotermal P.V = C atau P1.V1 = P2. V2 atau P.V = n.RT  Proses adiabatic adalah perubahan gas dimana tidak ada aliran kalor yang masuk kedalam system atau keluar dari system. Q = 0 dan U = - W Persamaan keadaan adiabatic P1.V1 =P2.V2 atau P.V = nRT Persamaan keadaan adiabatic untuk gas ideal T1.V1 = T2.V2 7. Mesin Kalor Adalah suatu alat yang mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Efisiensi mesin kalor = 8. Siklus Karnot Diagram P – V untuk Siklus Karnot W = Q1 – Q2 Setiap mesin tidak memungkinkan kalor yang diserap diubah semua menjadi usaha maka timbul efisiensi : = Atau = 1 - Atau = 1 - Keterangan : = efisiensi (%) W = usaha Q1 = kalor yang diserap (kalori ) Q2 = kalor yang dilepas (kalori) T1 = suhu reservoit tinggi (K) T2 = suhu reservoit rendah (K) 9. Mesin Pendingin Koefisien performansi mesin pendingin karnot: C.P = Q2/W CP = BAB 3 PENUTUP  Kesimpulan 1. Hukum pertama Termodinamika : U = V2 – V1= Q – W 2. Hukum Kedua Termodinamika : Formula Kelvin – Planck Formula Claucius 3. Proses – proses Termodinamika - Proses Isobarik - Proses Isokhorik - Proses Isotermal - Proses Adiabatik 4. Setiap mesin tidak memungkinkan kalpr yang diserap diubah semua menjadi usaha maka tibul efisiensi. DAFTAR PUSTAKA Kanginan,Marthen. 2007.Fisika. Jakarta: Erlangga Harsono, Muh.Zain.2007.Harisma Fisika.CV. Haka M3 BAB 5 LAMPIRAN 1) Mesin karnot reservoir panas bersuhu 400 K mempunyai efisiensi 40 %. Jika reservoir panas suhunya di jadikan 500 K. Berapakah efisiensinya ? Jawab : Dik : T = 400 K dan 600 K = 40 % Dit : ? Peny : 40 = 0,4 = 1 - = 0,4 = = 0,52 T2 = 240 = 52 % 2) Didalam suatu proses termodinamika system menerima kalor 6000 kalori dan melakukan usaha 300 Joule. Hitunglah pertambahan energi dalam ssistem tersebut ! Jawab : Dik : Q = 6000 kalori W = - 300 J Dit : U ? Peny : U = Q – W = 25200 – (-300) = 25200 + 300 = 25500 J 3) Berapa besar perubahan energi dalam gas, jika gas melakukan usaha sebesar 400 J pada proses adiabatic ? Jawab: Dik : W = 400 J Dit : U pada proses adiabatic ? Peny: Pada proses adiabatic Q = 0 U = Q – W = 0 – 400 = - 400 J 4) Suatu gas oksigen memiliki volume 50 dm3 pada suhu 28 C tekanan 3,02 x 10 N/m2. Berapa volumenya ketika tekanannya 15 x 10 N/m2 dan suhunya 150 C? Jawab : Dik : V1 = 50 dm3 = 5 x 10 P1 = 3,02 x 10 P2 = 15 x 10 N/m2 T1 = 28 C = 301 K T2 = 150 C = 423 K Dit : V2 ? Peny :