edukasi: Makalah Termodinamika

DAFTAR ISI

Kata pengantar ……………………………………………………………………………….. i

Daftar isi ……………………………………………………………………………………... ii

BAB I : PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang …………………………………………………………………….. 1

1.2 Rumusan Masalah …………..…………………………………………………….. 1

1.3 Tujuan Penulisan ……..…………………………………………………………… 2

BAB II : PEMBAHASAN

2.1 Definisi Termodinamika ……….…………………………………………………. 3

2.2 Hukum-hukm Termodinamika …..……………………...……………………....… 4

2.3 Proses- proses Termodinamika Gas…..………...…………………………………. 8

2.4 Sikus Carnot …….……………………...………………………………………… 12

BAB III : KESIMPULAN DAN SARAN

3.1 Kesimpulan ……………………………………………………………….............. 19

3.2 Saran ……………………………………………………………………………… 19

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………………….. 20

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, atas berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah ini. Tidak lupa shalawat serta salam semoga senantiasa tercurah limpahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, kepada keluarganya, sahabatnya, sampai kepada umatnya hingga akhir zaman.

Makalah ini dibuat untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah konsep dasar keperawatan, adapun judul dari makalah ini yaitu Termodinamika. Dalam proses pembuatan makalah ini hingga selesai, telah banyak pihak yang ikut dilibatkan dengan bantuan dan dorongan baik moril maupun materiil dan dari beberapa pihak, kami ucapkan terima kasih, terutama kepada :

Bapak Syarif yang telah dengan sabar membimbing kami.

Kami menyadari bahwa penyusunan makalah ini masih sangat jauh dari kata sempurna. Maka dari itu kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar menjadi lebih baik lagi. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Garut, 20 September 2012

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Termodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa teknologi. Selain itu energi di alam semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada pengurangan atau penambahan. Hal ini erat hubungannya dengan hukum – hukum dasar pada termodinamika. Dalam makalah ini kami akan membahas tentang hukum-hukum termodinamika dan tentang sistem Carnot

Efek magnetokalorik di pakai untuk menurunkan temperatur senyawa paramagnetikhingga sekitar 0.001 K. Secara prinsip, temperatur yang lebih rendah lagi dapat dicapai dengan menerapkan efek magnetokalorik berulang-ulang. Jadi setelah penaikan medan magnetik semula secara isoterm, penurunan medan magnetik secara adiabat dapat dipakai untuk menyiapkan sejumlah besar bahan pada temperatur Tᶠ¹, yang dapat dipakai sebagai tandon kalor untuk menaikan tandon kalor secara isoterm ynag berikutnya dari sejumlah bahan yang lebih sedikit dari bahan semula. Penurunan medan magnetik secara adiabat yang kedua dapat menghasilkan temperatur yang lebih rendah lagi, Tᶠ², dan seterusnya. Maka akn tibul pertanyaan apakah efek magnetokalorik dapat dipakai untuk mendinginkan zat hingga mencapai nol mutlak.

Pecobaan menunjukan bahwa sifat dasar semua proses pendinginan adalah bahwa semakin rendah temperatur yang dicapai, semakin sulit menurunkannya.hal yang sama berlaku juga untuk efek magnetokalorik.dengan persyaratan demikian, penurunan medan secara adiabat yang tak trhingga banyaknya diperlukan untuk mencapai temperatur nol mutlak.

Rankine Cycle kadang-kadang dikenal sebagai suatu Daur Carnot praktis ketika suatu turbin efisien digunakan, T diagram akan mulai untuk menyerupai Daur Carnot. Perbedaan yang utama adalah bahwa suatu pompa digunakan untuk memberi tekanan cairan sebagai penganti gas. Ini memerlukan sekitar 100 kali lebih sedikit energy dibanding yang memampatkan suatu gas di dalam suatu penekan ( seperti di Daur Carnot)

1.2 Rumusan Masalah

Maka dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Apa pengertian dan aplikasi hukum termodinamika ?

2. Apa dan bagaimana proses siklus Carnot terjadi?

1.3 Tujuan

Penulisan Makalah ini diharapkan mampu memberikan manfaat sebagai berikut :

1. Memberikan tambahan pengetahuan kepada pembaca tentang Termodinamika.

2. Memberikan penjelasan kepada pembaca tentang Hukum-hukum termodinamika

3. Memberikan penjelasan tentang hal – hal dasar yang sering dilupakan dalam Thermodinamika.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 PENGERTIAN

Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang berpindah. Dalam termodinamika kamu akan banyak membahas tentang sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang sedang ditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada di sekeliling (di luar) sistem disebut lingkungan.

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 tekananp konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya.

W = p∆V= 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 diatomik

Dimana ∆U adalah perubahan energi dalam gas, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta umum gas (R = 8,31 J mol⁻¹ K⁻¹, dan ∆T adalah perubahan suhu gas (dalam kelvin).

2.2 HUKUM- HUKUM TERMODINAMIKA

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.

Gambar

Sistem yang mengalami perubahan volume akan melakukan usaha dan sistem yang mengalami perubahan suhu akan mengalami perubahan energi dalam. Jadi, kalor yang diberikan kepada sistem akan menyebabkan sistem melakukan usaha dan mengalami perubahan energi dalam. Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi dalam termodinamika atau disebut hukum I termodinamika. Secara matematis, hukum I termodinamika dituliskan sebagai

Q = W + ∆U

Dimana Q adalah kalor, W adalah usaha, dan ∆U 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 ∆U.

Hukum Pertama Termodinamika

Perubahan energi dalam: $\Delta U= U_2 - U_1$

Keterangan:

$\Delta U$ :Perubahan energi dalam (Joule)

U₂:Energi dalam pada keadaan akhir (Joule)

U₁:Energi dalam pada keadaan awal (Joule)

Usaha yang dilakukan oleh gas pada tekanan tetap:

$W = p \times \Delta V = p \times (V_2 - V_1)$

Keterangan:

p: Besarnya tekanan (atm)

$\Delta V$ : Perubahan volume (liter)

Rumus umum usaha yang dilakukan gas: $W = \int_{v_1}^{v_2} p dV$

Penghitungan energi dalam:

Gas monoatomik: $\Delta U = \frac {3}{2}n \times R \times \Delta T = \frac {3}{2}n \times R \times (T_2-T_1)$

Gas diatomik: $\Delta U = \frac {5}{2}n \times R \times \Delta T = \frac {5}{2}n \times R \times (T_2-T_1)$

2.3 Proses-proses termodinamika gas

1. Proses isobarik

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e3/Isobaric_process.png/200px-Isobaric_process.png

Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Q

Diagram proses isobarik. Daerah berwarna kuning sama dengan usaha yang dilakukan.

Proses isobarik adalah perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.

Persamaan keadaan isobarik: $\frac {V_2}{T_2}= \frac {V_1}{T_1}$

Usaha yang dilakukan pada keadaan isobarik: $W = p \times \Delta V$

2. Proses isokhorik

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/Isochore_Zustands%C3%A4nderung.png/200px-Isochore_Zustands%C3%A4nderung.png

Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (∆V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan perubahan energi dalamnya

Digram proses isokhorik. Grafiknya berupa garis lurus vertikal karena volumenya tidak berubah. Tidak ada usaha yang dilakukan pada proses isokhorik.

Proses isokhorik adalah perubahan keadaan gas pada volume tetap.

Persamaan keadaan isokhorik: $\frac {p_2}{T_2}= \frac {p_1}{T_1}$

3. Proses isotermis/isotermik

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Isothermal_process.svg/200px-Isothermal_process.svg.png

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 (∆U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W).

Proses isotermik. Daerah berwarna biru menunjukkan besarnya usaha yang dilakukan gas.

Proses isotermik adalah perubahan keadaan gas pada suhu tetap.

Persamaan keadaan isotermik: $p_2 \times V_2= p_1 \times V_1$

Usaha yang dilakukan pada keadaan isotermik:

Dari persamaan gas ideal

$p= \frac {n \times R \times T}{V}$

Rumus umum usaha yang dilakukan gas:

$W = \int_{v_1}^{v_2} p dV$

maka: $W = \int_{v_1}^{v_2} \frac {n \times R \times T}{V} dV$

karena $n \times R \times T$ bernilai tetap, maka:

$W = {n \times R \times T} \int_{v_1}^{v_2} \frac {dV}{V}$

Ingat integral ini!

$\int \frac {dx}{x} = \ln x$

maka persamaan di atas menjadi

$W = n \times R \times T \times[\ln V_2 - \ln V_1]$

maka menjadi:

$W = n \times R \times T \times \ln (\frac {V_2}{V_1})$

4. Proses adiabatik

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/49/Adiabatic.svg/200px-Adiabatic.svg.png

Proses adiabatik. Warna biru muda menunjukkan besarnya usaha yang dilakukan.

Proses adiabatik adalah perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor yang masuk maupun keluar dari sistem.

Persamaan keadaan adiabatik: $p_1 \times V_1^{\gamma} = p_2 \times V_2^{\gamma}$

Tetapan Laplace: $\gamma = \frac {C_p}{C_V}$

karena $p= \frac {n \times R \times T}{V}$ , maka persamaan diatas dapat juga ditulis:

$T_1 \times V_1^{\gamma-1} = T_2 \times V_2^{\gamma-1}$

Usaha yang dilakukan pada proses adiabatik: $W = \frac {1}{\gamma-1} (p_1 \times V_1 - p_2 \times V_2)$

Hukum II termodinamika

Pernyataan eyang butut Clausius merupakan salah satu pernyataan khusus hukum kedua termodinamika. Disebut pernyataan khusus karena hanya berlaku untuk satu proses saja (berkaitan dengan perpindahan kalor). Karena pernyataan ini tidak berkaitan dengan proses lainnya, maka kita membutuhkan pernyataan yang lebih umum. Perkembangan pernyataan umum hukum kedua termodinamika sebagiannya didasarkan pada studi tentang mesin kalor. Karenanya terlebih dahulu kita bahas mesin kalor…

MESIN KALOR (heat engine)

Gagasan dasar dibalik penggunaan mesin kalor adalah bahwa kalor bisa diubah menjadi energi mekanik hanya jika kalor dibiarkan mengalir dari tempat bersuhu tinggi menuju tempat bersuhu rendah. Selama proses ini, sebagian kalor diubah menjadi energi mekanik (sebagian kalor digunakan untuk melakukan kerja), sebagian kalor dibuang pada tempat yang bersuhu rendah. Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin kalor tampak seperti diagram di bawah…

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjjBmWgO7ea6D8lmeUxRXnxb3IC19Q8Gwg9F6pkiTUVDG9OFPlPHXDVMWbFNzwTEG2S_k6gPJZynYgwFsHsj4CCXvQxva7Gyqg29yc7O7xn5icRb2VpuF_571gd1yOd-8NIe2ACfPh6eI0/s320/hukum-kedua-termodinamik-16.jpg

2.4 Siklus Carnot

Untuk mengetahui bagaimana menaikkan efisiensi mesin kalor, seorang ilmuwan muda belia dari negeri Perancis yang bernama om Sadi Carnot (1796-1832 = 36 tahun saja. Mati muda) meneliti suatu mesin kalor ideal secara teoritis pada tahun 1824. Pada waktu itu hukum pertama termodinamika belum dirumuskan (apalagi hukum kedua). Hukum pertama belum dirumuskan karena para ilmuwan belum mengetahui secara pasti kalor alias panas tuh sebenarnya apa. Setelah om Jimi Joule dan teman-temannya melakukan percobaan pada tahun 1830-an, para ilmuwan baru mengetahui secara pasti bahwa kalor merupakan energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Jadi hukum pertama baru dirumuskan setelah tahun 1830. Om Sadi Carnot sudah meneliti mesin kalor ideal secara teoritis pada tahun 1824. Penelitian yang beliau lakukan sebenarnya untuk menaikkan efisiensi mesin uap yang pada waktu itu sudah digunakan. Kebanyakan mesin uap waktu itu kurang efisien… (Ingat lagi penjelasan Mr.Ozan sebelumnya).

Siklus pada mesin kalor ideal hasil oprekan om Sadi Carnot disebut sebagai siklus Carnot. Sebelum meninjau siklus Carnot, alangkah baiknya kita pahami kembali proses ireversibel. Setiap proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi yang berlangsung secara alami, biasanya terjadi secara ireversibel (tidak bisa balik). Misalnya kalau kita menggosokkan kedua telapak tangan, kedua telapak tangan kita biasanya kepanasan. Dalam hal ini, kalor alias panas dihasilkan melalui kerja yang kita lakukan. Prosesnya bersifat ireversibel. Kalor alias panas yang dihasilkan tersebut tidak bisa dengan sendirinya melakukan kerja dengan menggosok-gosok kedua telapak tangan kita . Nah, tujuan dari mesin kalor adalah membalikkan sebagian proses ini, di mana kalor alias panas bisa dimanfaatkan untuk melakukan kerja dengan efisiensi sebesar mungkin. Agar mesin kalor bisa memiliki efisiensi yang maksimum maka kita harus menghindari semua proses ireversibel… Perpindahan kalor yang terjadi secara alami biasanya bersifat ireversibel, karenanya kita berupaya agar si kalor tidak boleh jalan-jalan. Pada saat mesin mengambil kalor QH pada tempat yang bersuhu tinggi (TH), zat kerja dalam mesin juga harus berada pada suhu TH. Demikian juga apabila mesin membuang kalor QL pada tempat yang bersuhu rendah (TL), zat kerja dalam mesin juga harus berada pada suhu TL. Jadi setiap proses yang melibatkan perpindahan kalor harus bersifat isotermal (suhu sama). Sebaliknya, apabila suhu zat kerja dalam mesin berada di antara TH dan TL, tidak boleh terjadi perpindahan kalor antara mesin dengan tempat yang memiliki suhu TH (penyedia kalor) dan tempat yang memiliki suhu TL (pembuangan). Agar si kalor tidak jalan-jalan maka proses harus dilakukan secara adiabatik…

Siklus Carnot sebenarnya terdiri dari dua proses isotermal reversibel dan dua proses adiabatik reversibel. Biar paham, tataplah gambar kusam di bawah dengan penuh kelembutan…

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjh7AE2iOuqK0GYov7rO2EKhmg5D7wDk0EPxKy9tz-xL5yDNh1Dw64L_WgXgfq69R1yfQ1Yml7i-SDLR0YRTJyN13Og2W6ok55pEJqFRQgAVbSjOpJ5uHtEFBjCIzXwFW0pQs0QyeaDnTw/s320/hukum-kedua-termodinamik-13.jpg

Gambar di atas merupakan siklus Carnot untuk gas ideal. Mula-mula kalor diserap selama pemuaian isotermal (a-b). Selama pemuaian isotermal, suhu gas dalam silinder dijaga agar selalu konstan. Selanjutnya gas memuai secara adiabatik sehingga suhunya turun dari TH menjadi TL (b-c). TH = suhu tinggi (High temperatur), TL = suhu rendah (Low temperatur). Selama pemuaian adiabatik, tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari silinder. Setelah itu gas ditekan secara isotermal (c-d). Selama penekanan isotermal, suhu gas dijaga agar selalu konstan. Seluruh proses pada siklus Carnot bersifat reversibel…

Selama pemuaian isotermal dan penekanan isotermal, suhu gas dijaga agar selalu konstan. Tujuannya adalah menghindari adanya perbedaan suhu. Adanya perbedaan suhu bisa menyebabkan terjadi perpindahan kalor (proses ireversibel). Agar proses isotermal bisa terjadi (suhu gas selalu konstan) maka gas harus dimuaikan atau ditekan secara perlahan-lahan. Dalam kenyataannya, pemuaian atau penekanan gas terjadi lebih cepat. Hal ini diakibatkan oleh adanya turbulensi (ingat materi fluida dinamis), gesekan, viskositas alias kekentalan dkk. Akibatnya, proses isotermal yang sempurna tidak akan pernah ada. Sebaliknya, pemuaian dan penekanan adiabatik dilakukan dengan cepat. Tujuannya adalah menjaga agar kalor tidak mengalir menuju silinder atau kabur dari silinder. Adaya gesekan, viskositas alias kekentalan dkk menyebabkan pemuaian dan penekanan adiabatik sempurna tidak akan pernah ada. Perlu diketahui bahwa mesin Carnot hanya bersifat teoritis saja. Mesin carnot tidak ada dalam kehidupan kita. Walaupun hanya bersifat teoritis saja tetapi adanya mesin Carnot sangat membantu pengembangan ilmu termodinamika. Minimal kita bisa mengetahui setiap proses ireversibel yang mungkin terjadi selama proses dan berupaya untuk meminimalkannya sehingga efisiensi mesin kalor rancangan kita bisa bernilai maksimum.

Hasil yang sangat penting dari mesin Carnot adalah bahwa untuk mesin kalor yang sempurna (semua proses reversibel), Kalor yang diserap (QH) sebanding dengan suhu TH dan Kalor yang dibuang (QL) sebanding dengan suhu TL. Dengan demikian, efisiensi mesin kalor sempurna adalah :

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjvGZBt_vkfiDAFUEKtc64QCYZ5DSjGGObQNn1FI3yoUxJ36s6xS0owt2ticfDl8afTGvrphlMTqJUquimIA69VPvJBL_p3GzNqVi6mt6RSViSUIKM9STU8-GqafowXtXM8DsKGrTwbKK0/s320/hukum-kedua-termodinamik-14.jpg

Contoh soal 1 :
Sebuah mesin uap bekerja antara suhu 500 oC dan 300 oC. Tentukan efisiensi ideal (efisiensi Carnot) dari mesin uap tersebut.

Panduan jawaban :

Suhu harus diubah ke dalam skala kelvin

TH (suhu tinggi) = 500 C = 500 + 273 = 773 K

TL (suhu rendah) = 300 oC = 300 + 273 = 573 K

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi4MzFRc1kv56Vcbf1U6qiLazoF-jLWUjGUmQ1jLqACBhIGCbrkHSwf_RXtSh2hkk6HNFyLXQDiV8vjnNbDY4VHj0mmXvNta3xDtCJejjfxxbeuwSarTTt3-QYHwGD8Lj2SlXYSKFin0Go/s320/hukum-kedua-termodinamik-a.jpg

Efisiensi ideal atau efisiensi mesin kalor sempurna yang bekerja antara suhu 500 oC dan 300 oC adalah 26 %. Apabila mesin yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari bekerja antara suhu 500 oC dan 300 oC, efisiensi maksimum yang bisa dicapai mesin tersebut biasanya sekitar 0,7 kali efisiensi ideal (18,2 %). Hal ini dipengaruhi oleh adanya gesekan dan proses ireversibel lainnya…

Contoh soal 2 :
Sebuah mesin kalor menerima kalor (Q) sebanyak 600 Joule pada suhu 300 oC, melakukan kerja (W) 100 Joule dan membuang 500 J pada suhu 100 oC. Tentukan efisiensi sebenarnya dan efisiensi ideal (efisiensi Carnot) mesin ini…

Panduan jawaban :

Suhu harus diubah ke dalam skala Kelvin

TH (suhu tinggi) = 300 oC — 300 + 273 = 573 K

TL (suhu rendah) = 100 oC — 100 + 273 = 373 K

QH = 600 J

QL = 500 J

Efisiensi mesin :

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhIwZ_EFkcnlORYobxIB6yKPkQlPl3ibzX7N3eewqKJ9i4bcAI1i0qJfMk2ScXBWI3_DfTwckODMathjzYhf00a-hWhhz14vG7_zi5PguJVG6Y6vu4dGvfD2sAHkV_8GaA_Yd19joCSWCU/s320/hukum-kedua-termodinamik-b.jpg

Efisiensi ideal mesin ini :

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhfFRObZUvg85o9QnX6KJzbN3beegggCVdLZyN_XgoSxr3vDksTYX8L15JtRzzz17lxhuwL7gYzpGa8KG2hdrC379eheZkku7JhZY0IqBhEK5-PlqsC4bt7MTaw1PELrQIFuuBMI8JkztY/s320/hukum-kedua-termodinamik-c.jpg

Efisiensi ideal atau efisiensi mesin kalor sempurna yang bekerja antara suhu 300 oC dan 100 oC adalah 35 %. Efisiensi maksimum yang bisa dicapai mesin tersebut biasanya sekitar 0,7 kali efisiensi ideal = 0,7 x 35 % = 24,5 % (24,5 % x 600 J = 147 J kalor yang bisa digunakan untuk melakukan kerja).

Efisiensi sebenarnya dari mesin ini adalah 17 % (hanya 100 J kalor yang digunakan untuk melakukan kerja). Masih sekitar 147 J – 100 J = 47 J kalor yang bisa dipakai untuk melakukan kerja… Alangkah baiknya jika efisiensi mesin ini dtingkatkan, sehingga kerugian yang kita terima diminimalkan. Prinsip ekonomi juga perlu diterapkan dalam ilmu fisika

Contoh soal 3 :

Sebuah mesin menerima 1000 Joule kalor dan menghasilkan 400 Joule kerja pada setiap siklus. Mesin ini bekerja di antara suhu 500 oC dan 200 oC. Berapakah efisiensi sebenarnya dan efisiensi ideal mesin ini ?

Panduan jawaban :

TH (suhu tinggi) = 500 oC — 500 + 273 = 773 K

TL (suhu rendah) = 200 oC — 200 + 273 = 473 K

QH = 1000 J

QL = 400 J

Efisiensi mesin :

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjQQnUNu4lCkDpaG8tNoDxSNKjDPrFrhPy6ZRfUAXXxF5YkSP4jdt-jnuFnrSdoPNKzyUkIsfY33IPcxUhxLVBbUmBGvDDIZT-BIhhRmjY8myQZQusB9yg2XVIHU_PLxgobLeohFYN8okM/s320/hukum-kedua-termodinamik-d.jpg

Efisiensi ideal mesin ini :

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi4Kr9T59zj-6DBISfCb8IvM33agXKCz1csW7t4zisDDEKmkhC8Js2mN_CGpnbwGYYnLPOZel3yfzsQShd5o29Eip8udSljviH4uYJ3NGQmltDTTOhlS7uaFX8Nrz74rHGX_zg4uq3qyKw/s320/hukum-kedua-termodinamik-e.jpg

Efisiensi ideal alias efisiensi carnot = 40 %. Efisiensi mesin sebenarnya = 60 %… Mesin seperti ini tidak ada. Efisiensi mesin tidak mungkin melebihi efisiensi ideal alias efisiensi om Carnot…

Contoh soal 4 :
Agar efisiensi ideal alias efisiensi mesin Carnot mencapai 100 % (1), berapakah suhu pembuangan (TL) yang diperlukan ?

Panduan jawaban :

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiJ2INldZTpkW5FZAkWE9_Mstk-7FGw9DPT4RVk3AR-nWC4GZ4v4sJU9uIpuvuSVcwBxjqYeZn6MFLUu3I3gBEm71YS7CpUr4hCYYk5BFbXMU2hq6CZLBphhRFbLQ7BehLq0H58h3KjBpA/s320/hukum-kedua-termodinamik-f.jpg

Agar efisiensi ideal alias efisiensi mesin kalor sempurna bisa mencapai 100 % (semua kalor masukkan bisa digunakan untuk melakukan kerja) maka suhu pembuangan (TL) harus = 0 K.

BAB III

PENTUP

3.1 KESIMPULAN

Bahwa termodinamika, merupakan Ilmu yang mempelajari tenteng Energi spesifiknya mengenai energi panas dan kerjanya, dll. Proses yang terjadi didalamnya bisa terjadi secara alami ataupun rekayasa teknologi

3.2 Saran

Kita sudah sepatutnya bersyukur atas kejadian- kejadian alam yang bermanfaat bagi kita dan harus bisa menggali ilmu alam itu lebih dalam. Selain itu diharapkan ada tambahan materi mengenai Termodinamika ini, karena apa yang kami muat didalam makalah ini belum tentu sempurna dan baik.

edukasi

Wikipedia

Rabu, 07 Oktober 2015

Makalah Termodinamika