Pertemuan 5-6

III. Hukum Termodinamika I dan Konsekuensinya

Bahasan tentang:

KerjaHukum Termodinamika IEnergi DalamAliran PanasKesepadanan Energi Mekanik dan PanasKapasitas PanasTransformasi Panas dan EntalpiPersamaan Energi (T,v; T,P dan P,V)Eksperimen Gay-Lussac-Joule dan Joule-ThomsonSiklus Carnot dan Mesin Panas

3.1. Kerja

Prinsip kerja-energi merupakanNewton tentang gerak.Prinsip kerja-energi merupakanNewton tentang gerak.

Kerja = F ds = Perubahan E kinetik + Perubahan EpotensialKerja pada suatu proses dengan volume berubah:

dW = P dV(diturunkan dari F ds = PdA ds = P dV)

Konvensi tanda:Kerja bernilai positif (d'W > 0)bila kerja dilakukan OLEH sistem

Kerja bernilai negatif (d'W < 0)bila kerja dilakukan PADA sistem

III. Hukum Termodinamika I dan Konsekuensinya

KerjaHukum Termodinamika IEnergi DalamAliran PanasKesepadanan Energi Mekanik dan PanasKapasitas PanasTransformasi Panas dan EntalpiPersamaan Energi (T,v; T,P dan P,V)Eksperimen Gay-Lussac-Joule dan Joule-ThomsonSiklus Carnot dan Mesin Panas

Prinsip kerja-energi merupakanNewton tentang gerak.

konsekuensi hukum-hukumPrinsip kerja-energi merupakanNewton tentang gerak.

konsekuensi hukum-hukum

Kerja = F ds = Perubahan E kinetik + Perubahan EpotensialKerja pada suatu proses dengan volume berubah:

dW = P dV(diturunkan dari F ds = PdA ds = P dV)

Konvensi tanda:Kerja bernilai positif (d'W > 0)bila kerja dilakukan OLEH sistem

Kerja bernilai negatif (d'W < 0)bila kerja dilakukan PADA sistem

F

Usaha dan Proses dalamTermodinamika

PdVPAdxFdxdW

Untuk proses dari V1 ke V2, maka usaha yangdilakukan oleh gas pada lingkungan adalah

Usaha dan Proses dalamTermodinamika

PdVPAdxFdxdW

Untuk proses dari V1 ke V2, maka usaha yangdilakukan oleh gas pada lingkungan adalah

2

1

V

V

PdVW

P (+) makaW (+ sistem melakukan usaha terhadaplingkungan)bila gas memuai (V2>V1) atau arah lintasan proses kekanan

P () makaW ( sistem menerima usaha dari lingkungan)bila gas memuai (V2V1) atau arah lintasan proses kekanan

P () makaW ( sistem menerima usaha dari lingkungan)bila gas memuai (V2

Ilustrasi grafik tentang kerja:

P

Vab PdVa

W =

Contoh perhitungan kerja pada kasus sederhana, gas ideal.P

* Pada proses isobarisb

W = PdVa

Vb= P dV

Va= P (Vb Va)

PdV

a


* Pada proses isobarisb

W = PdVa

Vb= P dV

Va= P (Vb Va)

P

* Pada proses isotermisb

W = PdVa

b nRTP

= dVa V

Vb= nRT ln

Va

dV Vb V


b

PdV

aP


P

VVa Vb

P

P

VV Va b

Kerja dalam Bentuk Lain

1. Kerja oleh kawat yang mengalami tegangan

Kerja yang dilakukan pada sistem:d'W = F dL

2. Kerja magnetisasi (di vakuum)

dW = H dMdW = H dM momen magnetikIntensitas medan magnt

3. Kerja slab dielektrik

dW = E dP momen dipol listrikIntensitas medan listrik

1. Kerja oleh kawat yang mengalami tegangan

FF

Kerja yang dilakukan pada sistem:

2. Kerja magnetisasi (di vakuum)

H

L

momen magnetik

Intensitas medan magnt

E

momen dipol listrik

Intensitas medan listrik

Kerja yang Tergantung pada Jejak

Secara umum untuk berubah keadaanmelalui suatu lintasan proses yang sama (misal bisa 1 atau 2).Sehingga kerja pada proses 1 berlainan dengan kerja pada proses 2

P

a

bW = PdV

a

Secara matematik, hasil integral adalah luas di bawah kurva, jelassekali bahwa W (proses 1) berbeda dengan W (proses 2), meskipunkeadaan awal dan akhir sama.

d'W merupakan diferensial tak eksak.

Kerja yang Tergantung pada Jejak

V

Secara umum untuk berubah keadaan dari a ke b tidak harusmelalui suatu lintasan proses yang sama (misal bisa 1 atau 2).Sehingga kerja pada proses 1 berlainan dengan kerja pada proses 2

b

2

1

Secara matematik, hasil integral adalah luas di bawah kurva, jelassekali bahwa W (proses 1) berbeda dengan W (proses 2), meskipunkeadaan awal dan akhir sama.

d'W merupakan diferensial tak eksak.

3.2. Hukum Termodinamika I

Sebelum pembahasan hukum Termodinamika I, terlebih dahuluakan diungkapkan tentang energi dalam (U) dan aliran panas (Q).Pada beberapa teks, aliran panas sering ditulis sebagai panassaja.

Tinjau proses ekspansi bebas:

sekat dibuka

Pada proses ini sistem terisolasi sehinggamasuk (proses adiabatis).

Kosong

Berisigas


Pada proses ekspansi bebas kerja W =perubahan tekanan dan perubahan volume.

Tinjau proses adiabatik:P

a

d

Va Vd

Sebelum pembahasan hukum Termodinamika I, terlebih dahuluakan diungkapkan tentang energi dalam (U) dan aliran panas (Q).Pada beberapa teks, aliran panas sering ditulis sebagai panassaja.

sekat dibuka


tidak ada panas yangPada proses ini sistem terisolasi sehinggamasuk (proses adiabatis).

tidak ada panas yang

Pada proses ekspansi bebas kerja W =perubahan tekanan dan perubahan volume.

0, meskipun terjadi

d

VVd

Kerja total proses adiabatik Wad merupakan jumlah elemen dWad.b

Wad a

meskipun secara umum kerja adalah diferensial tidak eksak, nilaiW tergantung pada jejak. Dalam proses adiabatik d'Wad adalahdiferensial eksak dalam pengertian kerja berharga sama dalamsemua jejak proses adiabatis.

= d'Wad

Oleh karena itu dimungkinkan mendefinisikan suatu besarantermodinamik, U, sedemikian rupa sehingga beda nilai besaran iniadalah kerja total pada semua proses adiabatis.energi dalam.

Skema lebih lengkap:

aPP

d

Proses-proses:a-dd-ba-cc-b

: adiabatis: ekspansi bebas: ekspansi bebas: adiabatis

a-d-e : adiabatise-b : adiabatis dengan kerja disipatif

Ternyata proses-prosesa-c-b; a-d-b dan a-d-e-b membutuhkan nilai kerja yang sama.

Kerja total proses adiabatik Wad merupakan jumlah elemen dWad.b

Wad a

meskipun secara umum kerja adalah diferensial tidak eksak, nilaiW tergantung pada jejak. Dalam proses adiabatik d'Wad adalahdiferensial eksak dalam pengertian kerja berharga sama dalamsemua jejak proses adiabatis.

Oleh karena itu dimungkinkan mendefinisikan suatu besarantermodinamik, U, sedemikian rupa sehingga beda nilai besaran iniadalah kerja total pada semua proses adiabatis.energi dalam.

Besaran ini disebut

cc

b

e

V

: adiabatis dengan kerja disipatifTernyata proses-proses

a-c-b; a-d-b dan a-d-e-b membutuhkan nilai kerja yang sama.

Aliran Panas/ Q

Untuk proses yang non-adiabatik, maka dimungkinkan terjadiinteraksi dengan sekeliling, ada aliran panas baik masuk ataukeluar.

Aliran panas yang masuk ke sistem akan menjadi:Q = W W adiabatis

dengan perkataan lain dapat dituliskan:

Q = W + UStatemen hukum Termodinamika I:Panas dari luar akan digunakan untuk kerja dan perubahan energidalam

(Berlaku juga untuk kondisi sebaliknya, untuk panas yang masuk)

Hukum ini sebenarnya merupakan perluasan hukum kekekalanenergi.

Dalam bentuk diferensial:d'Q = d'W + dU

ingat d'Q dan d'W bukan diferensial eksak karena Q dan W bukansifat sistem, sedangkan dU merupakan diferensial eksak.

Kesetaraan Panas dan Energi Mekanik

Kesetaraan ini tampak jelas pada hukum Termodinamika I, secaraeksplisit konversinya:

1 kalori = 4,1858 joule

Untuk proses yang non-adiabatik, maka dimungkinkan terjadiinteraksi dengan sekeliling, ada aliran panas baik masuk ataukeluar.

Aliran panas yang masuk ke sistem akan menjadi:

dengan perkataan lain dapat dituliskan:

Q

Statemen hukum Termodinamika I:Panas dari luar akan digunakan untuk kerja dan perubahan energidalam

W

U

(Berlaku juga untuk kondisi sebaliknya, untuk panas yang masuk)

Hukum ini sebenarnya merupakan perluasan hukum kekekalanenergi.

ingat d'Q dan d'W bukan diferensial eksak karena Q dan W bukansifat sistem, sedangkan dU merupakan diferensial eksak.

Kesetaraan Panas dan Energi Mekanik

Kesetaraan ini tampak jelas pada hukum Termodinamika I, secaraeksplisit konversinya:

1 kalori = 4,1858 joule

Kapasitas Panas

Apabila tidak ada perubahan fasa, panas yang diberikan kepadasistem akan mengakibatkan kenaikan temperatur.

dari hal ini dapat didefinisikan kapasitas panas rata-rata:Q

C = Tpada suatu temperatur tertentu:

Q d 'QC = lim =T dTT0

Tentu saja hal ini tidak dapat diinterpretasikan sebagaiterhadap T karena Q bukan sifat sistem. Secara fisis d'Q bermaknaaliran panas kecil yang berkorespondesi dengan perubahantemperatur dT.

T1

terhadap T karena Q bukan sifat sistem. Secara fisis d'Q bermaknaaliran panas kecil yang berkorespondesi dengan perubahantemperatur dT.

Kapasitas panas pada tekanan tetap disimbolkan CP sedangkanpada volume tetap dinyatakan sebagai CV. Nilai CP dan CV secaraeksperimen dapat diukur.

Contoh untuk tembaga:

T

Lebih lanjut mengenai detail teori tentang kapasitas panas akandipelajari pada teori kinetika gas.

cp, cv

Apabila tidak ada perubahan fasa, panas yang diberikan kepadasistem akan mengakibatkan kenaikan temperatur.

Q

dari hal ini dapat didefinisikan kapasitas panas rata-rata:

Tentu saja hal ini tidak dapat diinterpretasikan sebagai turunan Qterhadap T karena Q bukan sifat sistem. Secara fisis d'Q bermaknaaliran panas kecil yang berkorespondesi dengan perubahantemperatur dT.

T2

terhadap T karena Q bukan sifat sistem. Secara fisis d'Q bermaknaaliran panas kecil yang berkorespondesi dengan perubahantemperatur dT.

Kapasitas panas pada tekanan tetap disimbolkan CP sedangkanpada volume tetap dinyatakan sebagai CV. Nilai CP dan CV secaraeksperimen dapat diukur.

T

Lebih lanjut mengenai detail teori tentang kapasitas panas akandipelajari pada teori kinetika gas.

cvcp

Panas Transformasi dan Entalpi

Pada saat terjadi perubahan fasa, misal padat ke cair, cair ke gasatau padat ke gas maka sistem akan mengabsorpsi panas.

Q

Panas yang dibutuhkan ini per satuan massa disebut panastransformasi/l.(Tidak selamanya pe satuan massa, terkadang digunakan juga persatuan mole)

t = 0oC

Perubahan fasa akan selalu diikuti dengan perubahan volume.Katakanlah pada proses dengan tekanan tetap, maka kerja olehsistem:

w = P(v2 v1)

(disini tentu saja v2 dan v1 merupakan volume spesifik akhir danawal)

Dari hukum Termodinamika I ( d'Q = d'W + dU)

u2 u1 = l P(v2 v1)

dapat disusun kembali:

l = (u2 + P v2) (u2 + P v2)

Panas Transformasi dan Entalpi

Pada saat terjadi perubahan fasa, misal padat ke cair, cair ke gasatau padat ke gas maka sistem akan mengabsorpsi panas.

Panas yang dibutuhkan ini per satuan massa disebut panastransformasi/l.(Tidak selamanya pe satuan massa, terkadang digunakan juga persatuan mole)

t = 0oC

Perubahan fasa akan selalu diikuti dengan perubahan volume.Katakanlah pada proses dengan tekanan tetap, maka kerja olehsistem:

(disini tentu saja v2 dan v1 merupakan volume spesifik akhir danawal)

( d'Q = d'W + dU)

Besaran (u + Pv) sering muncul dalam termodinamika, disebutsebagai entalpi/h:

h = u + Pv

sehingga:l = h2 h1

Dalam kasus ini panas transformasi dari dua fasa merupakanperubahan entalpi dua sistem tersebut.

Secara umum (pada bahasan yang akan datang) perubahan entalpimerupakanreversibel.

aliran panas pada

Latihan:1. (a). Tunjukkan bahwa kerja pada sebarang proses dalam gas

dapat dinyatakan:d'W = P u + PV dT PV dP

(b). Carilah perumusan kerja untuk sebarang proses pada gasideal.

2. Bandingkan antara gas ideal dan kotak tembaga yang masing-masing memiliki keadaan yang sama yakni volume 0,5 m3 suhu300oK dan tekanan 1 atmosfer. Tekanan pada kedua zatdinaikkan secara isotermal reversibel sampai 5 atm.




2. Bandingkan antara gas ideal dan kotak tembaga yang masing-masing memiliki keadaan yang sama yakni volume 0,5 m3 suhu300oK dan tekanan 1 atmosfer. Tekanan pada kedua zatdinaikkan secara isotermal reversibel sampai 5 atm.(a). Jelaskan dengan bantuan diagram PV (tanpa menghitung

secara numerik) mengapa kerja untuk kedua proses ini tidaksama!Proses mana yang melakukan kerja lebih besar?Carilah kerja pada masing-masing proses bilakompresibilitas tembaga 0,7x10-6 atmHitung perubahan volume pada kedua kasus

(b).(c).

(d).

3.4.

soal nomor 3-26, Sears-Salingersoal nomor 3-28, Sears-Salinger

Besaran (u + Pv) sering muncul dalam termodinamika, disebutsebagai entalpi/h:

Dalam kasus ini panas transformasi dari dua fasa merupakanperubahan entalpi dua sistem tersebut.

Secara umum (pada bahasan yang akan datang) perubahan entalpipada setiap proses isobarik yang









Jelaskan dengan bantuan diagram PV (tanpa menghitungsecara numerik) mengapa kerja untuk kedua proses ini tidaksama!Proses mana yang melakukan kerja lebih besar?Carilah kerja pada masing-masing proses bilakompresibilitas tembaga 0,7x10-6 atmHitung perubahan volume pada kedua kasus

soal nomor 3-26, Sears-Salingersoal nomor 3-28, Sears-Salinger

Persamaan Energi (fungsi T,v; T,P dan P,V)

Sudah kita ketahui bahwa energi internal spesifik pada suatukeseimbangan termodinamika hanya merupakan fungsi sifat-sifatsistem (P, v dan T).

persamaan energiKalau u tergantung langsung pada T dan v, maka

hukum termodinamika I menjadi:

Pada kasus spesial proses dengan volume tetap dv = 0 dan d'q = cvdTterjadiPada kasus spesial proses dengan volume tetap dv = 0 dan d'q = cvdTterjadi

maka secara umum

Pengukuran secara eksperimen besaran ini dapat dilakukan denganmelihat slope garis isokhorik pada permukaan u-T-v.

Hukum termodinamika dapat ditulis:

dapat dibuktikan dengan mudah:

Persamaan Energi (fungsi T,v; T,P dan P,V)

Sudah kita ketahui bahwa energi internal spesifik pada suatukeseimbangan termodinamika hanya merupakan fungsi sifat-sifatsistem (P, v dan T).

Kalau u tergantung langsung pada T dan v, maka

hukum termodinamika I menjadi:

Pada kasus spesial proses dengan volume tetap dv = 0 dan d'q = cvdTterjadiPada kasus spesial proses dengan volume tetap dv = 0 dan d'q = cvdTterjadi

Pengukuran secara eksperimen besaran ini dapat dilakukan denganmelihat slope garis isokhorik pada permukaan u-T-v.

Hukum termodinamika dapat ditulis:

dapat dibuktikan dengan mudah:

Statemen terakhir ini menghubungkan beberapa besaran fisikapada sebarang keadaan keseimbangan. Terlihat apabila kita dapatmengukur cv secara eksperimen, maka cP juga dapat dihitung.

Pada proses adiabatis (s) dq = 0, dapat dilihat:

--------------------------------------------------------------------------------

Entalpi suatu zat (karena sifat sistem) juga dapat dinyatakan dalamvariabel-variabel yang lain.

bila h = h(T,P)makabila h = h(T,P)maka

karenah = u + Pv dh = du + P dv + v dP

kombinasikan dengan hukum termodinamika I, diperoleh:d'q = dh v dP

seterusnya

dan dapat diperoleh:

Statemen terakhir ini menghubungkan beberapa besaran fisikapada sebarang keadaan keseimbangan. Terlihat apabila kita dapatmengukur cv secara eksperimen, maka cP juga dapat dihitung.

Pada proses adiabatis (s) dq = 0, dapat dilihat:

--------------------------------------------------------------------------------

Entalpi suatu zat (karena sifat sistem) juga dapat dinyatakan dalamvariabel-variabel yang lain.

karenah = u + Pv dh = du + P dv + v dP

kombinasikan dengan hukum termodinamika I, diperoleh:

Eksperimen Gay Lussac-Joule dan Joule-Thomson

a) Eksperimen Gay-Lussac dan Joule

Usaha pencarian hubungan energi dalam dengan volume.Dilakukan oleh Gay-Lussac terlebih dahulu, kemudian Joule. Lihatgambar:

Disini tabung A berisi gas; tabung B kosong. Keduanya beradadalam bak air. simulasi isolasi sempurna.

B

A


Suhu air dicatat sebelum dan sesudah proses ekspansi bebas.

Hasil eksperimen:Perubahan suhu pada air terlalu kecil untuk dideteksi.

(Pada percobaan modern, terdapat perubahan suhu meskipunsangat kecil)

Untuk gas ideal, tidak ada perubahan suhu pada ekspansi bebas.Sehingga apabila energi dalam konstan maka:

(untuk gas ideal)Turunan parsial tersebut ini dinamakan koefisien Joule, :

tidak nol untuk gas real.

Eksperimen Gay Lussac-Joule dan Joule-Thomson

a) Eksperimen Gay-Lussac dan Joule

Usaha pencarian hubungan energi dalam dengan volume.Dilakukan oleh Gay-Lussac terlebih dahulu, kemudian Joule. Lihatgambar:


B

A


Suhu air dicatat sebelum dan sesudah proses ekspansi bebas.

Hasil eksperimen:Perubahan suhu pada air terlalu kecil untuk dideteksi.

(Pada percobaan modern, terdapat perubahan suhu meskipunsangat kecil)

Untuk gas ideal, tidak ada perubahan suhu pada ekspansi bebas.Sehingga apabila energi dalam konstan maka:

(untuk gas ideal)Turunan parsial tersebut ini dinamakan koefisien Joule, :

tidak nol untuk gas real.

Kembali ke gas ideal, relasi

yang berarti bahwa u tidak tergantung pada volume (v), sehingga:du

cv = (turunan total)dTSeterusnya

bila cv konstan maka u = uo + cv (T To)

b) Peralatan Joule dan Thomson

T1

V1

Diskusi detail eksperimen diserahkan kepada pembaca (Sears-Salinger, halaman 105-107)

Koefisien Joule-Thomson:

P1

mengakibatkan:

yang berarti bahwa u tidak tergantung pada volume (v), sehingga:

konstan maka u = uo + cv (T To)

T2

V2

Diskusi detail eksperimen diserahkan kepada pembaca (Sears-Salinger, halaman 105-107)

P2

Untuk gas ideal , sebagai konsekuensi lanjut untuk

yang sama:(gas ideal)

seterusnya analog pada energi dalam, entalpi dapat dinyatakan:h = ho + cP (T To)

Dengan menggunakan

dibuktikan:

cP cv = R (untuk gas ideal), buktikan!!

Proses Adiabatis Reversibel pada Gas IdealProses Adiabatis Reversibel pada Gas Ideal

Dari relasi (yang berlaku umum), untuk gas

ideal:

dari Pv = RT

Nyatakan rasio cP/cv sebagai , maka untuk prosesadiabatis:

dengan solusi:

, sebagai konsekuensi lanjut untuk gas

seterusnya analog pada energi dalam, entalpi dapat dinyatakan:h = ho + cP (T To)

dapat

cP cv = R (untuk gas ideal), buktikan!!

Proses Adiabatis Reversibel pada Gas IdealProses Adiabatis Reversibel pada Gas Ideal

(yang berlaku umum), untuk gas

dari Pv = RT

Nyatakan rasio cP/cv sebagai , maka untuk prosesadiabatis:

Siklus Carnot dan Mesin Panas

Carnot (1824) tertarik untuk memperbaikiefisiensi mesin uap, dia mempelajariprinsip-prinsip dasar hal tsb.sekarang disebut siklus CarnotHasil kerja Carnot ini menjadi fondasiTermodinamika.

Skema Siklus Carnot

P aQ2

N.L. Sadi Carnot(1796-1832)

Q1V

Siklus Carnot dapat dilakukan pada berbagai keadaan, bisa cair,gas, padat, pemukaan atau zat paramagnetik.

Secara sederhana, untuk gas ideal seperti skema di atas:

Mula-mula dari a pada suhu T2, sistem dibawa kontak dengansuatu reservoir panas dan melakukan proses isotermal sampai ke b.Disini aliran panas Q2 masuk, dan kerja W2 dilakukan oleh sistem.

d

Q2

Siklus Carnot dan Mesin Panas

Carnot (1824) tertarik untuk memperbaikiefisiensi mesin uap, dia mempelajariprinsip-prinsip dasar hal tsb.sekarang disebut siklus CarnotHasil kerja Carnot ini menjadi fondasiTermodinamika.

a-b: isotermal, T2c-d: isotermal, T1b-c: adiabatisd-a: adiabatis

a-b: isotermal, T2c-d: isotermal, T1b-c: adiabatisd-a: adiabatisb

c

VSiklus Carnot dapat dilakukan pada berbagai keadaan, bisa cair,gas, padat, pemukaan atau zat paramagnetik.

Secara sederhana, untuk gas ideal seperti skema di atas:

Mula-mula dari a pada suhu T2, sistem dibawa kontak dengansuatu reservoir panas dan melakukan proses isotermal sampai ke b.Disini aliran panas Q2 masuk, dan kerja W2 dilakukan oleh sistem.

Dari b sistem secara termal diisolasi dan melakukan prosesadiabatis ke keadaan c. Pada proses ini temperatur turun menjadiT1.

Dari c ke d merupakan proses isotermal. Aliran panas Q1 keluardari sistem dan kerja W1 terjadi pada sistem.

Titik d dipilih sehingga prosesmengembalikan ke a, sehingga terjadi suatu siklus tertutup.

Karena energi dalam pada proses isotermal tidak berubah,aliran panas dapat dihubungkan dengan kerja sbb:

VQ2 = W2 = nRT2 ln bVa

Untuk aliran panas Q1Q1 = W1 = nRT1 ln Vc

VdKarena b dan c terletak pada proses adiabatis yang sama:

demikian juga antara a dan d:

diperoleh:

VdKarena b dan c terletak pada proses adiabatis yang sama:


diperoleh:Vb Vc

=

Vasehingga:

Q1

Vd

T1=Q2 T2

Untuk gas ideal, rasio Q1/Q2 hanya tergantung pada suhu T1 danT2.

Dari b sistem secara termal diisolasi dan melakukan prosesadiabatis ke keadaan c. Pada proses ini temperatur turun menjadiT1.

Dari c ke d merupakan proses isotermal. Aliran panas Q1 keluardari sistem dan kerja W1 terjadi pada sistem.

proses adiabatis akhir akanmengembalikan ke a, sehingga terjadi suatu siklus tertutup.

Karena energi dalam pada proses isotermal tidak berubah,aliran panas dapat dihubungkan dengan kerja sbb:

V

maka

Karena b dan c terletak pada proses adiabatis yang sama:


diperoleh:

Karena b dan c terletak pada proses adiabatis yang sama:


diperoleh:

Untuk gas ideal, rasio Q1/Q2 hanya tergantung pada suhu T1 danT2.

Mesin Panas

Q2

Q1

Net aliran panas setiap siklus:Q = Q2 Q1

T2

T1

Net kerja setiap siklus menjadi:W = Q = Q2 Q1

Efisiensi termal sebuah mesin panas adalah perbandingan kerjaoutput W dengan panas input Q2:

W Q2 Q1 = = WQ2 Q2Q2

Jelas bahwa nilai efisiensi ini selalu < 100%Q1 merupakan panas yang terbuang, pada mobil misalnya gasbuang, yang biasanya tidak dimanfaatkan.

Untuk gas ideal (estimasi keadaan sesungguhnya):Q1 T1

=

Q2 T2

W

Efisiensi termal sebuah mesin panas adalah perbandingan kerjaoutput W dengan panas input Q2:

W what you get

Q2 what you pay for

Jelas bahwa nilai efisiensi ini selalu < 100%Q1 merupakan panas yang terbuang, pada mobil misalnya gasbuang, yang biasanya tidak dimanfaatkan.

Untuk gas ideal (estimasi keadaan sesungguhnya):Q1 T1

Efisiensi termal menjadi:

atau

Terlihat bahwa efisiensi termal hanya tergantung pada suhu T1 danT2. Ternyata hal ini berlaku umum untuk semua zat. (We will provethis later)

Pelajari sendiri mengenai mesinkoefisien performance c:

M. Hikam, Hukum Termodinamika I dan Konsekuensinya

Terlihat bahwa efisiensi termal hanya tergantung pada suhu T1 danT2. Ternyata hal ini berlaku umum untuk semua zat. (We will provethis later)

mesin pendingin yang memiliki

M. Hikam, Hukum Termodinamika I dan Konsekuensinya 43

Pertemuan 5-6

Documents