Kamis, 14 Februari 2013

makalah fisika smk kls XI termodinamika



Makalah Fisika
Judul : Termodinamika













 










Penyusun :
1.Crystira A
2.Govinda Dwi K.S     (18)
3.M.Zainuddin             (26)
Kelas : XI TKJ 2



SMK NEGERI 1 PUNGGING
Tahun Ajaran 2012/2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Allah SWT, yang atas rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan Makalah yang berjudul “Termodinamika”.
Dalam Penulisan Makalah ini kami merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang kami miliki. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat kami harapkan demi penyempurnaan pembuatan Karya Ilmiah Remaja ini.
Dalam penulisan makalah ini kami menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan tugas PI ini, khususnya kepada :
  1. Orang tua yang membantu kami waktu mengalami kesulitan  dalam membuat Karya Ilmiah Remaja ini.
  2. Bu Nurul Mufidah selaku guru pembimbing kamiyang member kami petunjuk, sehingga kami termotivasi dan dapat menyelesaikan tugas ini.
Akhirnya kami berharap semoga Allah memberikan imbalan yang setimpal pada semua yang telah memberikan bantuan, dan dapat menjadikan semua bantuan ini sebagai ibadah, Amiin Yaa Robbal ‘Alamiin.









DAFTAR ISI


Kata Pengantar..........................................................................                     1
Daftar Isi...................................................................................                      2
Materi :
1.Termodinamika.....................................................................                       3
2.Siklus Carnot..........................................................................                     7
3.Mikroskopis dan makroskopis.................................................                    10

Daftar Pustaka.............................................................................                   11











TERMODINAMIKA
Thermofisika adalah ilmu pengetahuan yang mencakup semua cabang ilmu yang mempelajari dan menjelaskan sifat zat dibawah penarah kalor atau pengaruh perubahan – perubahan yang menyertainya.
            Thermodinamika adalah suatu ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas atau kalor dengan kerja mekanis, usaha dan panas serta energi dan kalor yang mengangkut dan berkaitan dengan sifat – sifat benda merupakan besaran yang kita kenal dengan besaran makroskopis (besaran-besaran yang bisa diukur atau diamati.
Teori Kinetik zat adalah cabang dinamika membahas hubungan antara gaya dan gerak.
Usaha  Luar

Usaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor ditambahkan (dipanaskan) atau kalor dikurangi (didinginkan) terhadap sistem. Jika kalor diterapkan kepada gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya.

W  = pΔV= p(V2 – V1)
Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap perubahan volume yang ditulis sebagai



Tekanan dan volume dapat diplot dalam grafik p V. jika perubahan tekanan dan
volume gas dinyatakan dalam bentuk grafik p V, usaha yang dilakukan gas merupakan luas daerah di bawah grafik p V. hal ini sesuai dengan operasi integral yang ekuivalen dengan luas daerah di bawah grafik.
Gas dikatakan melakukan usaha apabila volume gas bertambah besar (atau mengembang) dan V2 > V1. sebaliknya, gas dikatakan menerima usaha (atau usaha dilakukan terhadap gas) apabila volume gas mengecil atau V2 < V1 dan usaha gas bernilai negatif.

Energi  Dalam

Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi dalam. Energi dalam gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan merupakan sifat mikroskopik gas tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas tersebut dapat memiliki energi yang tidak tampak tetapi terkandung dalam gas tersebut yang hanya dapat ditinjau secara mikroskopik.
Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada dalam keadaan gerak yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi kinetik rata-rata dari seluruh partikel yang bergerak. Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas. Jadi, energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah keseluruhan energi kinetik dan potensial yang terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di dalam gas tersebut dalam skala mikroskopik. Dan, energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Oleh karena itu, perubahan suhu gas akan menyebabkan perubahan energi dalam gas. Secara matematis, perubahan energi dalam gas dinyatakan sebagai untuk gas monoatomik.

Untuk gas diatonik


Dimana ΔU adalah perubahan energi dalam gas, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta umum gas (R = 8,31 J mol−1 K−1, dan ΔT adalah perubahan suhu gas (dalam kelvin).
Hukum  I  Termodinamika

Jika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan terasa lebih dingin). Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting dan salah satu bentuk dari hukum kekekalan energi.

Q  = W  + ΔU
Dimana Q adalah kalor, W adalah usaha, dan ΔU adalah perubahan energi dalam. Secara sederhana, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut.
Jika suatu benda (misalnya krupuk) dipanaskan (atau digoreng) yang berarti diberi kalor Q, benda (krupuk) akan mengembang atau bertambah volumenya yang berarti melakukan usaha W dan benda (krupuk) akan bertambah panas (coba aja dipegang, pasti panas deh!) yang berarti mengalami perubahan energi dalam ΔU.
Proses Isotermik
Suatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan-perubahan di
dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini
dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (ΔU = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W). Proses isotermik dapat digam barkan dalam grafik pV di bawah ini. Usah a yang dilakukan sistem dan kalor dapat dinyata kan sebagai Q = W = nRT 1n   Dimana   V2 dan V1 adalah volume akhir dan awal gas.


Proses  Isokhorik

Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (ΔV = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada volume konstan QV.
QV  = ΔU
Proses  Isobarik

Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap k onstan, gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = pΔV). Kalor di sini dapat di nyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Qp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku
Qp = w +ΔU  Sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan kalor yang diserap gas pada volume konstan

QV  = ΔU

Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai
W  = Qp  QV
Jadi, usaha yang dilakukan ol eh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi (kalor) yang diserap gas pada tekanan kons tan (Qp) dengan energi (kalor) yang diserap gas
pada volume konstan (QV).

Proses  Adiabatik

Dalam proses adiabatik tidak ada kalor yang masuk (diserap) ataupun keluar (dilepaskan) oleh sistem (Q = 0). Dengan demik ian, usaha yang dilakukan gas sama dengan perubahan energi dalamnya (W = ΔU).
Jika suatu sistem berisi gas ya ng mula-mula mempunyai tekanan dan volu me masing-masing p1 dan V1 mengalami proses adi abatik sehingga tekanan dan volume gas beru bah menjadi p2 dan V2, usaha yang dilakukan gas dapat dinyatakan sebagai
W = (p1V1-p2-V2)  Dimana γ adalah konstanta yang diperoleh perbandin gan kapasitas kalor molar gas pada tekanan dan volume konstan dan mempunyai nilai yang lebih besar dari 1 (γ > 1).
Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik grafik p V dengan bentuk kurva yang mirip dengan grafik pV pada pada proses isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.


Hukum kedua termodinamika

Melihat karakterisitk dari sebuah mesin kalor, maka tidak ada sebuah mesin kalor yang dapat mengubah semua panas yang diterima dan kemudian mengubahnya semua menjadi kerja. Keterbatasan tersebut kemudian dibuat sebuah pernyataan oleh Kelvin-Plank yang berbunyi :
Adalah tidak mungkin untuk sebuah alat/mesin yang beroperasi dalam sebuah siklus yang menerima panas dari sebuah re servoir tunggal dan memproduksi sejumlah kerja bersih.

Pernyataan   Kelvin -Plank   (hanya   diperuntuk   untuk   mesin   kalor)   diatas dapat  juga diartikan sebagai tidak ada sebuah mesin/alat yang bekerja dalam  sebuah  siklus  menerima  panas  dari  reservoir  bertemperatur tinggi dan mengubah panas tersebut seluruh menjadi kerja bersih. Atau dengan kata lain tidak ada sebuah mesin kalor yang mempunyai efisiensi 100%.




































SIKLUS CARNOT

Sebelum  membahas  siklus  Carnot  terlebih  dahulu  perlu  diketahui

istilah reversibel dan irreversibel. Sebuah proses reversibel didefinisikan sebagai sebuah proses yang dapat dibalik tanpa meningggal jejak pada lingkungan. Atau dengan kata lain, sebuah proses yang jika dibalik akan melalui lintasan yang sama --ingat pengertian panas dan kerja sebagai fungsi lintasan. Proses irreversibel adalah kebalikan dari proses reversibel.

Siklus Carnot adalah sebuah siklus reversibel, yang pertama kali dikemukakan oleh Sadi Carnot pada tahun 1824, seorang insinyur Perancis. Mesin teoritis yang menggunakan siklus Carnot disebut dengan Mesin Kalor Carnot. Siklus Carnot yang dibalik dinamakan dengan siklus Carnot terbalik dan mesin yang menggunakan siklus carnot terbalik

disebut dengan Mesin refrigerasi Carnot           





a) Siklus
Carnot
b)  Siklus  refrigerasi  Carnot





Gambar 5-4



Urutan proses pada siklus Carnot adalah sebagai berikut :

1.      Ekspansi isotermal reversibel.

2.      Ekspansi adiabatis reversibel

3.      Kompresi isotermal reversibel

4.      Kompresi adiabatis reversibel

PRINSIP CARNOT

Hukum   termo   kedua   meletakkan   pembatasan   pada   operasi

peralatan siklus seperti yang diekspresikan oleh Kelvin-Plank dan Clausius.

Sebuah mesin kalor tidak dapat beroperasi dengan menukarkan panas

hanya dengan reservoir tunggal, dan refrigerator tidak dapat beroperasi

tanpa adanya input kerja dari sebuah sumber luar.
MESIN KALOR CARNOT

Efisiensi  termal  dari  semua  mesin  kalor   reversibel  atau  irreversibel  dapat dituliskan sebagai berikut :
hth
= 1  -
QL
(5-11)

QH






dimana QH adalah panas yang ditransfer ke mesin kalor pada temperatur TH, dan QL adalah panas yang diteransfer ke mesin kalor pada temperatur TL.

Hubungan di atas adalah hubungan yang mengacu pada efisiensi Carnot, karena mesin kalor Carnot adalah mesin reversibel yang baik. Perlu dicatat bahwa TL dan TH adalah temperatur absolut. Penggunaan oC atau oF akan sering menimbulkan kesalahan.

Efisiensi termal dari suatu mesin kalor aktual dan reversibel yang beroperasi pada batas temperatur yang sama adalah sebagai berikut
ì
<
h

ï



hth   í
=
h

ï
>
h

î

mesin  kalor  irreversibel

mesin  kalor  revesibel

mesin  kalor impossible


Hampir semua mesin kalor mempunyai efisiensi termal dibawah 40 persen, yang sebenarnya relatif rendah jika dibandingkan dengan 100 persen. Tetapi bagaimanapun, ketika performance dari mesin kalor diperoleh tidak harus dibandingkan dengan 100 persen, tetapi harus dibandingkan dengan efisiensi sebuah mesin kalor reversibel yang beroperasi diantara batas temperatur yang sama.
Kualitas Energi

Sebuah mesin kalor Carnot jika menerima panas dari sebuah sumber pada temperatur 925 K dan mengubahnya 67,2 persen menjadi kerja, kemudian membuang sisanya (32,8 persent) ke si nk pada 303 K. Sekarang jika dievaluasi bagaimana efisiensi termal jika sumber temperatur bervairiasi dengan temperatur sink dijaga konstan.

Jika suplai panas dari temperatur sumber 500 K (bandingkan dengan 925 K), maka efisiensi termal turun drastis menjadi dari 67,2 ke 39,4 persen. Dan jika temperatur sumber sebesar 350 K, maka fraksi panas yang dikonversi hanya 13,4 persen.
Harga efisiensi menunjukkan bahwa energi mempunyai kualitas sama seperti mempunyai kunatitas. Semakin tinggi temperatur, semakin tinggi kualitas energi.

Contoh misalnya, jumlah yang besar dari energi matahari , jika disimpan dalam sebuah benda (body) yang disebut solar pond akan mempunyai temperatur kurang lebih 350 K. Jika hal ini disuplaikan ke sebuah mesin kalor , maka efisiensinya hanya kurang lebih 5 persen.





















PANDANGAN MAKROSKOPIS DAN MIKROSKOPIS
Pokok bahasan suhu dan kalor + Teori kinetik gas saling berkaitan. Perbedaannya, dalam pokok bahasan suhu dan kalor kita menganalisis keadaan suatu benda (termasuk gas) berdasarkan ukuran besar alias sifat makroskopisnya. Sedangkan dalam pokok bahasan teori kinetik gas, kita menganalisis keadaan suatu benda (terutama gas) berdasarkan ukuran kecil alias sifat mikroskopisnya
Misalnya udara… Ketika kita mengatakan : udara panas sekali (suhu udara tinggi), apa yang kita katakan mungkin hanya didasarkan pada hasil pengukuran (kita mengukur suhu udara menggunakan termometer) atau apa yang dirasakan tubuh. Kita tidak tahu apa yang terjadi dengan atom-atom atau molekul-molekul penyusun udara, sehingga udara bisa panas. Jadi ketika kita mengatakan udara panas sekali (suhu udara tinggi), sebenarnya kita hanya meninjau udara berdasarkan sifat makroskopis saja. Apabila yang kita analisis adalah massa, kecepatan, energi kinetik dan momentum atom-atom atau molekul-molekul penyusun udara, maka kita dikatakan meninjau udara berdasarkan sifat mikroskopis
sifat makroskopis zat gas bisa diukur secara langsung, sedangkan sifat mikroskopis tidak bisa diukur secara langsung. Besaran-besaran yang menyatakan sifat makroskopis zat gas adalah suhu alias temperatur, volume, tekanan. Suhu udara bisa kita ukur menggunakan termometer. Volume udara juga bisa kita ukur.














Daftar Pustaka
file.upi.edu/.../Bab_VIII_Siklus_carnot_dan_reversibilitas.pdf
hikam.freevar.com/kuliah/termo/pdf_bab/thmd04.pdf
mesin.ub.ac.id/diktat_ajar/data/02_f_bab5_termo1.pdf
ocw.usu.ac.id/...termodinamika.../tkm_205_handout_hukum_termod...
rinisma5.files.wordpress.com/2010/06/lec-07.pdf
ocw.usu.ac.id/...termodinamika...i/tkm_205_handout_hukum_...
staff.uny.ac.id/sites/default/files/Termodinamika%20materi.pdf
file.upi.edu/.../Bab_VIII_Siklus_carnot_dan_reversibilitas.pdf
ebookbrowse.com/bab-viii-siklus-carnot-dan-reversibilitas-pdf-d265...

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar