2. KERJAKERJA
Dalam termodinamika kerja umuDalam termodinamika kerja umu
didefinisikan sebagai gaya kali jarakdidefinisikan sebagai gaya kali jarak
(W = F.s). Terdapat berbagai jenis kerja(W = F.s). Terdapat berbagai jenis kerja
yang didefinisikan dengan persamaan-yang didefinisikan dengan persamaan-
persamaan :persamaan :
Kerja mekanik DW = F. ds
Kerja ekspansi DW = p. dV
Kerja gravitasi DW = mgdh
Kerja permukaan DW = γ d A
Kerja listrik DW = € d q
3. Dimana:
F = gaya,
P = tekanan
m = massa
g = gaya gravitasi
γ = tegangan permukaan
€ = perbedaan potensial
V = volume sistem
h = ketinggian
A = luas permukaan
q = muatan listrik misal, arus x waktu =
I.dT
4. • Tanda yang akan digunakan adalah :
- positif (+) bila sistem melakukan
kerja terhadap sekelilingnya
- negatif (-) bila sekelilingnya
melakukan kerja terhadap sistem
• Kerja total yang dilakukan sistem
dapat diperoleh dengan
mengintegrasikan persamaan di atas
misalnya : kerja eskpansi
W = ∫ p dV
5.
6. Latihan:
• Berapa kerja yang dilakukan terhadap sistem jika gas
dikompresi melawan tekanan konstan 5 atm dan gas
dikompresi dari 5 dm3
menjadi 1 dm3
pada 300 K. nyatakan W
dalam kJ,
W = ∫ p dV
V2
W = ∫ p dV = p (V2 – V1 )
V1
Karena p konstan, maka :
W = 5 atm x (1-5) dm3
= - 20 atm . dm3
1 atm = 1,0132 .102
kN.m-2
= -20 atm . dm3
x1,0132 .102
kN.m-2
. atm-1
. dm-3
= -2.026 kJ
7. Latihan:
• Satu mol gas ideal pada 3 atm dan 300 K diekspansi secara
isoterm menjadi dua kali volume semula melawan tekanan
eksternal 1,5 atm, maka hitunglah kerjanya atau W:
V1 = RT/p = (0,082 dm3
atm K-1
mol-1
) (300 K) (1 mol)
3 atm
= 8,2 dm3
V2 = p1V1/p2 = (3 atm) (8,2 dm3
) = 16,4 dm3
1,5 atm
W = peks dV = (1,5 atm) (16,4 – 8,2) dm3
= 12,3 atm dm3
= 12,3 J
Karena kerja dilakukan oleh sistem maka nilainya positif
8. Latihan:Latihan:
Satu mol gas ideal pada 3 atm dan 300 KSatu mol gas ideal pada 3 atm dan 300 K
diekspansi secara isoterm dan reversibel menjadidiekspansi secara isoterm dan reversibel menjadi
dua kali volume semula, maka hitunglah kerjanyadua kali volume semula, maka hitunglah kerjanya
atau W:atau W:
Karena ekspansi reversibel maka harga W adalahKarena ekspansi reversibel maka harga W adalah ::
WW = n RT ln V= n RT ln V22/V/V11
= ( 1 mol ) ( 8,314 J K= ( 1 mol ) ( 8,314 J K-1-1
molmol-1-1
) (300 K) ln 2 V) (300 K) ln 2 V11
VV11
== == 1,72 x 101,72 x 1033
JJ
Dibanding dengan soal diatas kerja ekspansi lebihDibanding dengan soal diatas kerja ekspansi lebih
besar . Kerja yang dilakukan dalam ekspansibesar . Kerja yang dilakukan dalam ekspansi
reversiberl adalah maksimumreversiberl adalah maksimum
9. Latihan:Latihan:
Berapa kerja yang dilakukan terhadapBerapa kerja yang dilakukan terhadap
sistem jika satu mol gas ideal pada 300 ksistem jika satu mol gas ideal pada 300 k
dikompres secara isotermal dandikompres secara isotermal dan
reversibel menjadi seperlima dari volumereversibel menjadi seperlima dari volume
semula?semula?
10. KERJA YANG DILAKUKAN SISTEMKERJA YANG DILAKUKAN SISTEM
TERGANTUNG PADA PROSES YANGTERGANTUNG PADA PROSES YANG
BERSANGKUTAN, PROSES-PROSESBERSANGKUTAN, PROSES-PROSES
YANG TERJADI :YANG TERJADI :
1.1. PROSES ISOVOLUMEPROSES ISOVOLUME, PROSES PADA, PROSES PADA
VOLUME TETAP;VOLUME TETAP;
v2v2
W =W = ∫ P. dv = 0∫ P. dv = 0
v1v1
KARENA TIDAK ADA PERUBAHANKARENA TIDAK ADA PERUBAHAN
VOLUME MAKA dV = 0 SEHINGGAVOLUME MAKA dV = 0 SEHINGGA
PERSAMAAN MENJADI :PERSAMAAN MENJADI :
dU = dQvdU = dQv atau dU = n Cv dTatau dU = n Cv dT
11. Cv ADALAH KAPASITAS MOLAR PADACv ADALAH KAPASITAS MOLAR PADA
VOLUME TETAP. KARENA ENERGI DALAMVOLUME TETAP. KARENA ENERGI DALAM
SISTEM TIDAK TERGANTUNG PADASISTEM TIDAK TERGANTUNG PADA
PROSES demikian juga dT sehingga berlakuPROSES demikian juga dT sehingga berlaku
untuk semua proses.untuk semua proses.
2. PROSES ISOBARIS PROSES2. PROSES ISOBARIS PROSES PADAPADA
TEKANAN TETAP ;TEKANAN TETAP ;
v2v2
W =W = ∫ P. dv = 0∫ P. dv = 0
v1v1
v2v2
W =PW =P ∫ P. dv = P = (V2 – V1∫ P. dv = P = (V2 – V1
v1v1
KAPASITAS PANAS MOLAR PADAKAPASITAS PANAS MOLAR PADA
TEKANAN TETAP ADALAH Cp, MAKA;TEKANAN TETAP ADALAH Cp, MAKA;
12. dQ = n Cp dTdQ = n Cp dT
DAN KERJA PADA TEKANAN TETAP:DAN KERJA PADA TEKANAN TETAP:
dW = P dV = nR dTdW = P dV = nR dT
MAKA ; dUMAKA ; dU = dQ – dW= dQ – dW
nCv dT = n Cp dT – nR dTnCv dT = n Cp dT – nR dT
ATAU ; Cp – Cv RATAU ; Cp – Cv R
R= konstanta gas umumR= konstanta gas umum
13. 3. PROSES ISOTERMAL3. PROSES ISOTERMAL, PROSES PADA, PROSES PADA
TEMPERATUR TETAP;TEMPERATUR TETAP;
W = n RT ln P1/P2W = n RT ln P1/P2
PADA PROSES ISOTERMAL dT = 0 SEHINGGAPADA PROSES ISOTERMAL dT = 0 SEHINGGA ;;
dU = 0 dan dQ = dWdU = 0 dan dQ = dW
4. PROSES ADIABATIS4. PROSES ADIABATIS, PROSES BERLANGSUNG, PROSES BERLANGSUNG
TANPA ADANYA ALIRAN PANAS YANG MASUKTANPA ADANYA ALIRAN PANAS YANG MASUK
ATAUPUN KELUAR, JADI;ATAUPUN KELUAR, JADI;
dQ = 0dQ = 0
v2v2 v2v2
W =W = ∫ C. dv = C 1 V∫ C. dv = C 1 V1 -1 - γγ
v1 Vv1 Vγγ
γγ – 1– 1 v1v1
14. W = 1 (P2V2 –P1V1)W = 1 (P2V2 –P1V1)
γγ – 1– 1
5. PROSES REVERSIBERL5. PROSES REVERSIBERL, PROSES YANG, PROSES YANG
DAPAT KEMBALI KE KEADAAN SEMULADAPAT KEMBALI KE KEADAAN SEMULA
TANPA ADANYA KALOR YANG BERPINDAHTANPA ADANYA KALOR YANG BERPINDAH
DAN TANPA KERJA YANG DILAKUKAN,DAN TANPA KERJA YANG DILAKUKAN,
ARTINYA TANPA ADANYA PERUBAHANARTINYA TANPA ADANYA PERUBAHAN
APAPUN BAIK SISTEM ATAUAPAPUN BAIK SISTEM ATAU
LINGKLUNGANNYA. PADA KENYATAANNYALINGKLUNGANNYA. PADA KENYATAANNYA
DI ALAM TIDAK ADA PROSES INI YANGDI ALAM TIDAK ADA PROSES INI YANG
ADA PROSES IRREVERSIBELADA PROSES IRREVERSIBEL
15. Gas ideal monoatomik mula-mula mempunyaiGas ideal monoatomik mula-mula mempunyai
tekanan P1, temperatur T1 dan volume V1. Gas initekanan P1, temperatur T1 dan volume V1. Gas ini
kemudian ditekan secara isoterm sehinggakemudian ditekan secara isoterm sehingga
tekanannya menjadi P2 = 3P1. selanjutnya padatekanannya menjadi P2 = 3P1. selanjutnya pada
tekanan tersebut gas dibiarkan mengembangtekanan tersebut gas dibiarkan mengembang
secara isobaris sehingga volumenya menjadisecara isobaris sehingga volumenya menjadi
V3=2V2, dan akhirnya gas ini ditekan sehinggaV3=2V2, dan akhirnya gas ini ditekan sehingga
semua besaran kembali pada keadaan semula.semua besaran kembali pada keadaan semula.
Gambarkan proses-prses tersebut dalam diagramGambarkan proses-prses tersebut dalam diagram
P-V:P-V:
17. 1 cm1 cm33
air bila diuapkan pada tekanan 1 atm akan menjadiair bila diuapkan pada tekanan 1 atm akan menjadi
uap dengan volume 1671 cmuap dengan volume 1671 cm33
. Panas penguapan pada. Panas penguapan pada
tekanan ini adalah 539 kal/gram.hitunglah usaha luar dantekanan ini adalah 539 kal/gram.hitunglah usaha luar dan
penambahan tenaga dalamnya.penambahan tenaga dalamnya.
Jawab:Jawab:
Karena proses ini tekanannya konstan, maka usaha luarnyaKarena proses ini tekanannya konstan, maka usaha luarnya
adalah :adalah :
WW = p ( V2 – V1)= p ( V2 – V1)
= 1,013 . 10= 1,013 . 101616
(1671 – 1)(1671 – 1)
= 1,695 .10= 1,695 .1099
ergerg
= 169,5 Jaoule = 41 kal= 169,5 Jaoule = 41 kal
Massa 1 cmMassa 1 cm33
air adalah 1 gram. Jadi panas yangair adalah 1 gram. Jadi panas yang
diperlukan untuk menguapkan air adalah:diperlukan untuk menguapkan air adalah:
Q= Ml=1 X 539 = 539 kaliQ= Ml=1 X 539 = 539 kali
Dari hukum termodinamika :Dari hukum termodinamika :
∆∆ U = Q –WU = Q –W
= 539 -41 = 498 kali= 539 -41 = 498 kali
18. Hukum kedua termodinamikaHukum kedua termodinamika
Tidak mungkin membuat mesin kalor yangTidak mungkin membuat mesin kalor yang
bekerja secara siklis yang dapatbekerja secara siklis yang dapat
mengubah kalor yang diserap seluruhnyamengubah kalor yang diserap seluruhnya
menjadi tenaga mekanik. Tidak mungkinmenjadi tenaga mekanik. Tidak mungkin
membuat mesin pendingin yang hanyamembuat mesin pendingin yang hanya
menyerap panas dari wadah yangmenyerap panas dari wadah yang
bertemperatur rendah danbertemperatur rendah dan
mengalirkannya ke wadah bertemperaturmengalirkannya ke wadah bertemperatur
tinggi tanpa kerja dari luar.tinggi tanpa kerja dari luar.
