BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Suhu dan Kalor adalah dua hal
yang tidak dapat dipisahka dalam kehidupan kita sehari-hari. Banyak
kegiatan-kegiatan yang berkaitan dengan dua hal tersebut seperti hal yang
paling sederhana saja perbedaan
temperatur udara saat siang dan malam hari, penurunan suhu teh panas
jika ditambahkan dengan es batu, dan lain sebagainya.
Kalor merupakan bentuk energi
maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum
Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan
juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik
1.2.Rumusan Masalah
Berdasarkan
latar belakang makalah ini, maka penyusun membuat suatu rumusan masalah, yaitu
:
1. Apa makna suhu, kalor dan kapasitas
kalor.
2. Bagaimana isi Hukum Termodinamika I
dan II.
3. Apa itu proses isokhorik, isobar,
isotermik dan adiabatic.
4. Bagaiman prinsip mesin kalor dan mesin
pendingin.
5. Apa penerapan konsep-konsep suhu dan
kalor pada bidang teknik elektro.
1.3.Batasan Masalah
Hukum Termodinamika I dan Hukum
Termodinamika II.
1.4.Tujuan
Makalah ini disusun agar dapat
lebih mendalami tentang makna suhu, kalor dan kapasitas kalor. Mengetahui Hukum
Termodinamika I dan II dan seterusnya seperti yang ada pada rumusan masalah.
Tidak hanya itu, penyusunan makalah ini juga tidak hanya bagi para pembaca
saja, akan tetapi agar dapat pula menjadi bahan informasi/bahan ajar bagi orang
lain (siswa).
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Suhu, kalor dan kapasitas kalor
Suhu
didefenisikan sebagai ukuran atau derajat panas dingin suatu benda atau sistem.
Sifat termometrik adalah sifat-sifat benda yang mudah berubah akibat adanya
perubahan suhu, contoh :
1. Panjang logam
2. Volume zat cair.
Kalor adalah
Kalor
didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum
untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan
mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung
oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor
yang dikandung sedikit.
Dari hasil percobaan yang sering
dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada
3 faktor
1. massa zat
2. jenis zat (kalor jenis)
3. perubahan suhu
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Q = m.c.(t2 – t1)
Dimana :
Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)
m adalah massa
benda (kg)
c adalah kalor jenis (J/kgC)
(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis
- Kalor yang digunakan untuk
menaikkan suhu
- Kalor yang digunakan untuk
mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten
ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L
adalah kalor lebur (J/kg)
Dalam pembahasan kalor ada dua kosep
yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c)
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor
yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
H = Q/(t2-t1)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor
yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat
yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.
c = Q/m.(t2-t1)
Bila kedua persamaan tersebut
dihubungkan maka terbentuk persamaan baru
H = m.c
Analisis grafik perubahan wujud pada
es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua
persamaan kalor digunakan.
Keterangan :
Pada Q1 es mendapat kalor dan
digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima
digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi
kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang
diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah
berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)
Kapasitas kalor (C) =
banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda
sebesar satu derajat. Dengan demikian, benda yang mempunyai massa m dan kalor
jenis c mempunyai kapasitas kalor sebesar:
C = mc
Keterangan :
C = kapasitas kalor
m = massa benda (Kg)
c = kalor jenis (J/Kg.K)
Satuan
kapasitas kalor benda (C)
Untuk menurunkan satuan kapasitas
kalor (C), kita oprek saja persamaan kapasitas kalor (C) di atas :
Satuan Sistem Internasional untuk
kapasitas kalor benda = J/K (J = Joule, K = Kelvin)
Catatan
:
Pertama, skala celcius dan skala Kelvin
mempunyai interval yang sama. Karenanya selain menggunakan Co, kita
juga bisa menggunakan K. Mengenai hal ini sudah gurumuda jelaskan pada pokok
bahasan Termometer dan Skala suhu (bagian terakhir).
2.2. Hukum Termodinamika
A.
Hukum Termodinamika I
Hukum
ini terkait dengan kekekalan energi. Hokum ini menyatakan perubahan enegi dalam
(∆U) dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah
energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap
sistem. Hokum pertama termodinamika ( the First Law of Thermodynamic) adalah
sejumlah kalor (Q) yang diterima dan usaha yang dilakukan terhadap suatu gas
dapat digunakan untuk menambah energi dalam (∆U).
Rumus
hukum I Termodinamika :
∆U =
Q - W
Dengan
ketentuan :
Q adalah
positif jika sistem memperoleh kalor dan negatif jika kehilangan kalor. Usaha
(W) postif jika usaha dilakukan oleh sistem dan negatif jika usaha dilakukan
pada sistem. Jadi hukum I termodinamika adalah prinsip kekekalan energi yang
diaplikasikan pada kalor, usaha dan energi dalam.
B.
Hukum II Termodinamika
Hukum kedua termodinamika dapat
dinyatakan dalam dua cara, yaitu :
1. Kalor tidak pernah mengalir secara
spontan dari benda bersuhu rendah ke benda
bersuhu tinggi.
2. Tidak ada satu mesin kalor yang
bekerjadalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir
dan mengubah menjadi usaha.
Hukum
kedua dapat dinyatakan dalam entropi sebagai berikut :
Entropi tota; jagad raya tidak
berubah ketika proses reversible terjadi ( ΔS jagad raya > 0 ). Perubahan
entropi ΔS
dari suatu sistem sama dengan kalor yang mengalir ke dalam (bertanda positif)
atau keluar dari (bertanda negatif) sitem, ketika sistem berubah dari suatu
keadaan ke keadaan lainnya dibagi dengan suhu mutlak.
Q
ΔS =
reversible
T
Proses Isokhorik, Isobarik, Isotermik, dan Adiabatik.
A. Proses Isokhoriik
Proses
isokhorik adalah proses perubahan keadaan sistem pada volume tetap. Rumus :
P1 P1
=
T1 T1
Usaha yang dilakukan di lungkungan adalah
W = PΔV = P.0 =0
Keterangan :
P :
tekanan (Pa)
T :
suhu (K)
ΔV : perubahan volume (m3)
ΔV : perubahan volume (m3)
B.
Proses Isotermik
Proses isotermik adalah proses perubahan
keadaan pada suhu tetap.
Rumus : W = nRT
Keterangan :
W :
usaha (J)
n :
Mol
R : ketetapan gas ideal (8.31 J/mol K)
T :
suhu (K)
V : volume (m3)
C.
Proses Isobarik
Proses
isobaric adalah proses perubahan keadaan gas yang tekananya tetap, sedangkan suhu,
dan volume berubah.
Rumus : V1 V1
=
T1
T1
Usaha luar yang dilakukan lingkungan
adalah :
W = Pc ΔV = Pc (V2 –V1)
Keterangan :
Pc : tekanan
D.
Proses Adiabatik
Adalah proses perubahan sistem tanpa
kalor yang masuk atau keluar dari sistem,.
Rumus :
P1V1Y=P2V2Y
Keterangan :
Y : konstanta Laplace = Y =
Cp
Cv
Cp :
kalor jenis gas pada tekana tetap
Cv :
kalor jenis gas pada volume tetap
Mesin Kalor dan Mesin Pendingin
A. Mesin Kalor
Mesin kalor memindahkan
kalor Q1 dari redervoir panas, melakukan usaha W1 dan membuang kalor Q2 ke
reservoir dingin. Efisiensi mesin kalor adalah nilai perbandingan antara usaha
yang dilakukan terhadap kalor total yang diserap.
Rumus : η = W1 Q2
= 1 –
Q1 Q1
Q2 T2
Untuk mesin kalor ideal (mesin
carnot), = sehingga,
Q1 T1
T2
η = 1
-
T1
B. Mesin Pendingin
Mesin
Pendingin memindahkan kalor Q2 dari reservoir dingin, menerima usaha listrik W,
dan membuang kalor Q1 ke reservoir panas.
Jadi
proses dalam mesin pendingin berlawanan arah dengan proses dala mesin kalor.
Koefisien performasi Cp dari suatu mesin pendingin adalah nilai perbandingan
antara kalor yang dipindahkan dari reservoir dingin terhadap usaha listrik yang
diterima sistem.
Q2 Q2
Cp = =
Penerapan suhu dan kalor pada bidang
teknik elektro
Hukum I
Termodinamika pada prinsipnya adalah hukum kekekalan energi.Hukum Hukum II
Termodinamika membahas bisa tidaknya perubahan bentuk energi satu ke yang lain.
Jadi, pada dasarnya pula semua mesin atau bahkan semua sistem tunduk pada hukum
termodinamika.
Contoh
Mesin sepeda motor anda. Dalam hukum I dikatakan Q = W + deltaU. Artinya pada sebuah sistem diberikan kalor sebesar Q maka akan digunakan sistem untuk melakukan usaha dan untuk menaikkan energi dalam. Kalor pembakaran bensin sebesar Q digunakan untuk mekakukan usaha W yakni menggerakkan motor anda (motor bergerak mempunyai energi kinetik Ek = W) dan mesin-mesin motor anda yang semula dingin menjadi panas (artinya terjadi kenaikan energi dalam).
BAB III
PENUTUP
A.KESIMPULAN
Berdasarkan
materi diatas Suhu atau temperatur benda adalah besaran yang menyatakan derajat
panas suatu benda. Benda yang panas eememiliki suhu yang tinggi, sedangkan
benda yang dinginkan memiliki suhu yang rendah.
Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang
suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda
bersentuhan.
Besar
kalor yang diberikan pada sebuah benda yang digunakan untuk menaikkan suhu
tergantung pada :
massa
benda
kalor jenis
benda
perbedaan
suhu kedua benda
Perpindahan
kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :
a.
Konduksi
b.
Konveksi
c.
Radiasi
pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda
karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena
menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair,
dan pada zat gas.
0 comments:
Post a Comment