TERMODINAMIKA&GAS IDEAL

Pengertian Termodinamika

Termo = suhu,panas,kalor
Dinamika = proses,perubahan
Sehingga,termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang proses perpindahan energi sebagai kalor dan usaha anatara sistem dan lingkungan.Kalor diartikan sebagai perpindahan energi karena perbedaan suhu dan usaha dapat diartikan sebagai perubahan energi yang tidak berkaitan dengan perubahan suhu secara mekanis.

Hukum-Hukum dalam termodinamika ada 4 yaitu :

1)    0 Hukum ke nol Termodinamika menyatakan bahwa jika dua benda masing-masing dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka mereka juga dalam kesetimbangan dengan satu sama lain.
Hukum ke 0 termodinamika berbunyi : ” Jika 2 buah benda berada dalam kondisi kesetimbangan termal dengan benda yang ke 3, maka ketiga benda tersebut berada dalam kesetimbangan termal satu dengan lainnya” .

2)    Hukum 1 termodinamika
Berbicara tentang prinsip kekekalan energi yang berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi energi dapat diubah dari suatu bentuk energi ke bentuk energi yang lainnya”.
Rumus/Persamaan 1 Termodinamika:
Q = W + ∆U
 

Q = kalor/panas yang diterima/dilepas (J)
W =  energi/usaha (J)
∆U = perubahan energi (J)

 Hukum 1 Termodinamika dibagi menjadi empat proses, yaitu
a. Proses Isobarik (tekanan tetap)
Proses isobarik adalah proses perubahan gas dengan tahanan tetap. Pada garis P – V proses isobarik dapat digambarkan seperti pada berikut.

 b. Proses Isotermis (suhu tetap)
Proses isotermis adalah proses perubahan gas dengan suhu tetap. Perhatikan gra fikk pada Gambar berikut.

c. Proses Isokhoris (volume tetap)
Proses isokhoris adalah proses perubahan gas dengan volume tetap. Pada grafik P.V dapat digambarkan seperti pada Gambar berikut.

Karena volumenya tetap berarti usaha pada gas ini nol,
W=0

d. Proses Adiabatis (kalor tetap)
Pada proses isotermis sudah kita ketahui, U = 0 dan pada proses isokoris, W = 0. Bagaiaman jika terjadi proses termodinamika tetapi Q = 0 ?

Proses yang inilah yang dinamakan proses adiabatis. Berdasarkan hukum I Termodinamika maka proses adiabatis memiliki sifat dibawah.

e. Proses Gabungan
Proses-proses selain 4 proses ideal diatas dapat terjadi. Untuk memudahkan penyelesaian dapat digambarkan grafik  P – V prosesnya. Dari grafik tersebut dapat ditentukan usaha proses sama dengan luas kurva dan perubahan energi dalamnya

Sedangkan gabungan proses adalah gabungan dua proses adiabatis yang berkelanjutan. Pada gabungan proses ini berlaku hukum I termodinamika secara menyeluruh.


3)    Hukum Termodinamika 2
Bunyi Hukum Termodinamika 2 : "Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya."
Hukum II Termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak dapat terjadi. Pembatassan ini dinyatakan dengan berbagai cara, antara lain :
1.    Hukum II Termodinamika dalam menyatakan aliran kalor.
Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya.
2.                   Hukum II Termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor.
Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan megubah seluruhnya menjadi usaha luar.
3.                   Hukum II Termodinamika dalam pernyataan entropi.
Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses irreversibel terjadi.

Proses Reversibel : suatu proses yang dapat dibalikkan ke keadaan semula tanpa mengubah keadaan sekelilingnya.
Proses Irreversibel : suatu proses yang tak terbalikkan. Untuk mengembalikkan ke keadaan semula harus mengubah keadaan sekelilingnya.

Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Besarnya entropi suatu sistem yang mengalami proses reversibel sama dengan kalor yang diserap sistem dan lingkungannya ( ΔQ) dibagi suhu mutlak sistem tersebut (T). Perubahan entropi diberi tanda ΔS dan dinyatakan sebagai berikut.
ΔS = ΔQ/T

Ciri proses reversibel adalah perubahan total entropi (ΔS = 0) baik bagi sistem maupun lingkungannya. Pada proses irreversibel perubahan entropi semesta ΔS =. Proses irreversibel selalu menaikkan entropi semesta.
ΔSsistem + ΔSlingkungan = ΔSseluruhnya ≥ )
contoh :
Mesin Pendingin
Mesin yang menyerap kalor dari suhu rendah dan mengalirkannya pada suhu tinggi dinamakan mesin pendingin (refrigerator). Misalnya pendingin rungan (AC) dan almari es (kulkas).
Perhatikan Gambar berikut!



Kalor diserap dari suhu rendah T2 dan kemudian diberikan pada suhu tinggi T1. Berdasarkan hukum II termodinamika, kalor yang dilepaskan ke suhu tinggi sama dengan kerja yang ditambah kalor yang diserap (Q1 = Q2 + W)
Hasil bagi antara kalor yang masuk (Q1) dengan usaha yang diperlukan (W) dinamakan koefisien daya guna (performansi) yang diberi simbol Kp. Secara umum, kulkas dan pendingin ruangan memiliki koefisien daya guna dalam jangkauan 2 sampai 6. Makin tinggi nilai Kp, makin baik kerja mesin tersebut.
Kp = Q2/W
Untuk gas ideal berlaku:
Kp = Q2/(Q1 – Q2) = T2/(T1 – T2)
Keterangan
Kp : koefisien daya guna
Q1 : kalor yang diberikan pada reservoir suhu tinggi (J)
Q2 : kalor yang diserap pada reservoir suhu rendah (J)
W : usaha yang diperlukan (J)
T1 : suhu reservoir suhu tinggi (K)
T2 : suhu reservoir suhu rendah (K)

4)    Hukum Ketiga
Bunyi Hukum Termodinamika 3 :
"Suatu sistem yang mencapai temperatur nol absolut, semua prosesnya akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum."
"Entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol."

Hukum termodinamika terkait dengan temperature nol absolute. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu system mencapai temperature nol absolute, semua proses akan berhenti dan entropi system akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur Kristal sempurna pada temperature nol absolute bernilai nol.

Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Besarnya entropi suatu sistem yang mengalami proses reversibel sama dengan kalor yang diserap sistem dan lingkungannya ( ΔQ) dibagi suhu mutlak sistem tersebut (T).

Pengertian Gas Ideal (Gas Sempurna)
Secara umum, gas ideal adalah gas yang memenuhi persamaan P . V = n . R . T, untuk semua tekanan dan suhu. Namun makna lebih khususnya adalah jenis gas yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
1.    Molekul-molekulnya berupa titik massa
2.    Gaya tarik menarik antar molekul tidak ada
3.    Gas ini tidak dapat menjadi cair ataupun padat.

Terkait dengan sifat gas yaitu merupakan molekul-molekul yang berupa titik massa, makna dari titik massa sendiri adalah menjelaskan bahwa tiap molekul pada gas ideal mempunyai massa, tetapi tidak mempunyai volume. Dengan demikian seluruh volum bejana yang ditempati gas ini adalah bebas bagi gerakan molekul-molekul, karena molekul-molekul itu sendiri tidak memakan tempat.

Ditinjau dari segi mikroskopis, gas ideal lebih lengkapnya dapat digambarkan sebagai berikut:
1.    Gas terdiri dari partikel yang disebut molekul dalam jumlah yang sangat besar.
2.    Setiap molekul gas ideal bergerak secara acak, bebas, dan merata.
3.    Jumlah seluruh molekul adalah besar, arah dan laju gerakan setiap molekul dapat berubah secara tiba-tiba karena tumbukan dengan dinding atau dengan molekul lain.
4.    Volume molekul adalah pecahan kecil yang dapat diabaikan terhadap volume gas yang ditempati.
5.    Ukuran molekul dapat diabaikan terhadap jarak antar molekul, sehingga gaya interaksi antar molekul dapat diabaikan.
6.    Tumbukan dengan dinding atau dengan molekul lain berlangsung dalam waktu yang sangat singkat dan bersifat lenting sempurna.

Kapasitas gas ideal dibagi menjadi 2 bedasarkan gasnya :
1) Kapasitas panas molar pada volume konstan (Cv)
2)Kapasitas panas molar pada tekanan konstan (Cp)

HUKUM TERMODINAMIKA
Q =U + W
U =perubahan
energi
W=uSAHA
USAHA DALAM SISTEM TERMODINAMIKA

W= P.v
      (Cv)
 Q= U + W---- v= tetap shg usaha=0
maka, W=F.S(jarak)
                       =F.X
sehingga, W=P.A.X
                             V          
  Sehingga,   v= A(luas).x
                     W= P.V                          
                              
                                         
Terimakasih untuk :
http://mempelajari-fisika.blogspot.co.id/2016/04/rumus-dan-pengertian-hukum-ii.html
http://bab3fisikarangkuman.blogspot.co.id/
http://www.perpusku.com/2015/12/hukum-termodinamika-0-1-2-3-dan-persamaanya.html