Persamaan yang berlaku pada proses isotermik sesuai dengan hukum

djukarna

Proses-proses termodinamika

djukarna djukarna

6 tahun yang lalu

Di dalam termodinamika dikenal ada 5 proses yaitu :

Proses pada tekanan konstan (isobarik)

Proses pada volume konstan (isokhorik)

Proses pada temperatur konstan (isotermal)

Proses adiabatis reversibel (isentropi)

Proses polytropis.

Sebelum kita membahas tentang kondisi pada masing-masing proses terlebih dahulu kita ingat kembali beberapa persamaan – persamaan yang berlaku seperti :

Persamaan gas ideal :

gas ideal

Perubahan energi dalam :

energi dalam

Perubahan entalpi :

entalpi

Indek isentropis atau rasio panas jenis tekanan konstan terhadap panas jenis volume konstan :

k

1. Proses tekanan konstan (isobarik)

Pada proses tekanan konstan, tekanan awal proses sama dengan tekanan akhir proses atau p1= p2 . Bila p = C maka dp = 0. Pada diagram p-V dapat digambar sebagai berikut.

gbr 1

Kerja akibat ekspansi atau kompresi gas pada tekanan konstan dapat dihitung sebagai berikut :

1

Perubahan energi dalam pada proses isobarik dapat dihitung :

2

Perubahan kalor pada proses isobarik dapat dihitung :

3

Dari persamaan gas ideal didapat :

4

dan

5

Sehingga :

6

Entalpi pada proses isobar :

7

2. Proses volume konstan (isokhorik)

Pada proses isokhorik, volume awal akan sama dengan volume akhir gas atau V1 = V2. Bila V1 = V2 maka dV = 0.

Pada diagram p-V dapat digambar sebagai breikut :

gbr 2

Pada proses isokhorik atau volume konstan, tidak ada kerja yang diberikan atau dihasilkan sistem, karena volume awal dan akhir proses sama sehingga perubahan volume (dV) adalah 0. Pada proses isokhorik semua kalor yang diberikan diubah menjadi energi dalam sistem.

8

Perubahan energi dalam pada proses isokhorik :

9

Kalor pada proses isokhorik :

10

Dimana dV = 0 sehingga dQ = dU = m.cv.(T2 – T1)

Entalpi pada proses isokhorik :

11

3. Proses temperatur konstan (isotermal)

Pada proses isotermal, temperatur awal proses akan sama dengan temperatur akhir proses atau T1 = T2 . kondisi ini menyebabkan dT = 0 sehingga perubahan energi dalam sistem (dU) = 0.

gbr3

Kerja pada proses isotermal dapat dihitung :

12

Dari hukum gas ideal :

gas ideal

Karena T = konstan maka p.V = konstan (C). sehingga

maka

m, R dan T konstan maka :

Didapat:

Perubahan energi dalam pada proses isotermal adalah 0 sehingga besar perubahan kalor akan sama dengan kerja pada proses isotermal.

Perubahan entalpi pada proses isotermal :

18

4. Proses Isentropis (adiabatis reversibel)

Proses adiabatis reversibel adalah proses termodinamika dimana tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem (adiabatis) dan proses ini mampu balik (reversibel) artinya tidak ada hambatan atau gesekan. Pada kenyataannya proses ini tidak ada di alam, tetapi penyederhaan yang demikian dapat mempermudah untuk menganalisa sistem. Pada p-V diagram dapat digambarkan sebagai berikut.

gbr4

Karena tidak ada kalor yang dapat masuk dan keluar dari sistem, maka tidak ada perubahan kalor atau dQ = 0. Sehingga kerja yang diberikan atau dilakukan oleh sistem akan mengubah energi dalam sistem. Proses ini berlangsung pada kondisi p.Vk = konstan. Dimana k adalah rasio panas jenis pada tekanan konstan dengan panas jenis pada volume konstan atau sering disebut juga sebagai index isentropis. Kerja pada proses adiabatis reversibel dapat dihitung sebagai berikut :

12

Karena proses berlangsung pada kondisi p.Vk = C , maka:

p1

sehingga :

p2

Perubahan energi dalam sistem adiabatis reversibel :

p3

Tidak ada kalor yang masuk atau keluar sistem sehingga :

p4

Entalpi pada proses adiabatis reversibel :

Entalpi proses adiabatis reversibel adalah massa dikali panas jenis tekanan konstan dan dikali dengan delta temperatur. Dari mana asalnya coba turunin sendiri. Petunjuk dQ = 0 untuk proses ini.

5. Proses polytropis

Proses polytropis adalah proses termodinamika dengan index isentropis k = n dimana n > 1 atau p.Vn = C. Proses ini sama dengan proses adiabatis reversibel hanya dibedakan jika pada proses adiabatis, kalor tidak dapat keluar atau masuk ke sistem, tetapi pada proses ini kalor dapat berubah (dapat keluar – masuk sistem). p – V diagram untuk proses politropis sama dengan p-V diagram proses adiabatis.

Kerja pada proses politropis adalah sama dengan kerja pada proses adiabatis reversibel, hanya k diganti dengan n dimana n > 1.

12

Karena proses berlangsung pada kondisi p.Vn = C , maka

poli1

sehingga :

poli2

Perubahan energi dalam sistem politropis :

poli3

Perubahan kalor dalam sistem politropis :

poli4

Bila n pada proses politropis sama dengan 1 maka proses akan berjalan mengikuti proses isotermal, sedangkan bila besar harga n = k, maka proses akan berjalan berdasarkan proses adiabatis reversibel dan bila n sama dengan 0, maka harga vn akan sama dengan 1 sehingga proses akan mengikuti proses tekanan konstan.

Bagikan ini:

Terkait

Soal UTS termodinamika dan Jawabannya

Mei 17, 2014

dalam "Fisika"

Hukum Kedua Termodinamika

Februari 13, 2014

dalam "Fisika"

Teori Dasar Induktor

Oktober 24, 2014

dalam "Elektronika"

Kategori: Fisika

Tag: adiabatis reversibel, isobarik, isokhorik, isotermal, politropis, proses termodinamika

Berikan Komentar

djukarna

Kembali ke atas

Kita sempat membahas hukum termodinamika di artikel sebelumnya. Termodinamika sendiri merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang usaha untuk mengubah kalor menjadi energi. Cabang ilmu ini berkaitan erat dengan aliran energi panas dari satu benda ke benda lain, proses, dan akibat dari perpindahan energi tersebut. Salah satu contoh – dari cabang ilmu ini, yang dapat kita temukan sehari-hari adalah kondensasi pada permukaan kaca yang dingin.

Termodinamika memiliki empat hukum yang berkaitan dengan kesetimbangan termal, kekekalan energi, alur kalor pada objek, dan kondisi temperatur nol absolut. Selain itu, dalam cabang ilmu ini juga terdapat apa yang disebut sebagai proses termodinamika. Proses ini adalah proses yang dialami oleh suatu sistem yang melibatkan perubahan energi akibat perubahan tekanan, volume, temperatur, atau perpindahan kalor.

(Baca juga: Apa itu Hukum Termodinamika?)

Proses perubahan energi ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu proses isokhorik, proses isobarik, proses isotermal, dan proses adiabatik.

Proses Isokhorik

Proses isokhorik adalah proses perubahan keadaan termodinamika yang terjadi pada volume konstan atau tetap. Karena volumenya tetap, sistem tidak melakukan ataupun menerima usaha dari lingkungannya. Kita dapat merumuskannya dengan W = 0. Dengan begitu, kita memperoleh rumus untuk hukum I, sebagai berikut.

ΔQ = ΔU

Pada proses isokhorik, kalor yang diberikan kepada sistem hanya digunakan untuk menaikkan energi di dalamnya.

Proses Isobarik

Proses selanjutnya adalah isobarik. Proses ini merujuk kepada perubahan keadaan termodinamika dalam tekanan konstan. Usaha pada proses isobarik (W) dapat dirumuskan sebagai hasil kali antara tekanan (P) dan perubahan volume (ΔV). Dalam rumus matematika, kita dapat menjabarkan proses isobarik sebagai berikut.

W = P x ΔV

Pada proses isobarik, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut.

ΔQ = ΔU + ΔW

Proses Isotermal

Sesuai dengan namanya, proses isotermal merupakan proses perubahan keadaan termodinamika yang terjadi pada suhu konstan atau tetap. Suhu konstan tersebut menyebabkan tidak ada perubahan energi dalam sistem atau ΔU = 0. Dalam hukum I, kita dapat merumuskan proses isotermal sebagai berikut.

ΔQ = ΔW

Proses Adiabatik

Proses yang terakhir adalah proses adiabatik. Proses ini merujuk kepada perubahan keadaan termodinamika yang berlangsung tanpa disertai perpindahan kalor antara sistem dan lingkungannya. Kalor sistem yang konstan menyebabkan tidak terdapat perubahan kalor di dalam sistem. Dalam matematika, kita dapat merumuskannya sebagai ΔQ = 0. Dalam hukum I, proses adiabatik dapat dinyatakan sebagai berikut.

ΔW = -ΔU

Diperoleh dari "//id.wikipedia.org/w/index.php?title=Isoterm&oldid=20559959"