Hukum Termodinamika ke-1

Perubahan energi dalam ΔU dari sebuah sistem hanya tergantung pada transfer panas ke dalam sistem (Q) dan kerja yang dilakukan oleh sistem (W) dan tidak tergantung pada proses yang terjadi

 

Perjanjian:

Panas ditambahkan ke sistem → Q +

Panas dilepaskan dari sistem → Q –

Kerja dilakukan pada sistem → W –

Kerja dilakukan oleh sistem → W +

Hukum Termodinamika ke-1 merupakan hukum kekekalan energi

Bentuk persamaan diferensial dari Hk. Termodinamika ke-1:

F U menunjukkan sifat dari sebuah sistem, sedangkan W dan Q tidak

F W dan Q bukan fungsi variabel keadaan, tetapi termasuk dalam proses termodinamika yang dapat merubah suatu keadaan ke keadaan lainnya

F U merupakan fungsi variabel keadaan (P, V, T, n)

Laju aliran energi

F dU/dt : laju perubahan energi dalam dari sistem

F dQ/dt : laju transfer panas ke dalam sistem

F dW/dt : laju kerja yang dilakukan oleh sistem pada lingkungan

Proses Termodinamika

Proses Quasi-statis: proses perubahan yang sangat lambat sehingga sepanjang proses sistem selalu pada keadaan kesetimbangan termodinamik

Proses Quasi-statis adalah proses reversibel: jalan proses maju sama dengan jalan proses dibalik

Kerja & Perubahan Volume

F Kerja dilakukan oleh gas pada suatu sistem tertutup dengan piston yang dapat bergerak

F Kerja untuk menggerak piston sejauh Δx

F Jika selama kerja:

•      Volume bertambah → W positif

•      Volume berkurang → W negatif

Kerja dengan perubahan volume tertentu misal dari V_A ke V_B

Aplikasi Hukum Termodinamika ke-1

Proses termodinamika

Proses Isotermal ( ΔT= 0 )

Selama proses temperatur sistem tetap konstan

K Misalkan suatu gas ideal berada padakontainer dengan piston yang bebas bergerak

•      Saat awal keadaan sistem (gas) pada titik A

•      Ketika Q diberikan pada sistem → terjadi ekspansi ke B

•      Temperatur (T) dan massa gas (m) konstan selama proses

                 

 

Proses Isobarik (ΔP= 0 )

Selama proses tidak terjadi perubahan tekanan pada sistem

Pada umumnya terjadi pada sistem yang mempunyai kontak langsung dengan tekanan atmosfer bumi yang dianggap konstan (misal: reaksi biokimia)

Proses Adiabatik (ΔQ= 0 )

Selama proses tidak terjadi transfer panas yang masuk atau keluar sistem

Proses adiabatik terjadi pada sistem terisolasi atau dapat terjadi pada sistem yang mempunyai proses yang sangat cepat.

 

     

Perbedaan Diagram PV untuk gas Ideal antara proses adiabtik ( 1 –2 ) dan isotermal

Proses Isokhorik (ΔV= 0 )

 

K Selama proses volume sistem tidak mengalami perubahan

K Disebut juga proses: volume konstan, isometrik, isovolumik

Proses ini terjadi pada sistem yang mempunyai volume (wadah)yang kuat, tertutup dan tidak dapat berubah.

Proses Siklik

Sistem kembali secara periodik ke keadaan termodinamika yang sama

Proses ini dapat diamati terjadi pada sistem natural dan teknologi,misal: mesin, refrigerator, compresor udara, osilasi gelombang suara

 

Aplikasi Proses pada Gas Ideal

EKSPANSI BEBAS

Ekspansi bebas adalah salah satu bentuk proses adiabatik, dimana gas berekspansi secara adiabatis tanpa melakukan kerja

K Ketika katub dibuka → Gas berekspansi

•      Q = 0 : tidak ada panas yang masuk/ keluar sistem

•      W = 0 : selama proses gas tidak menggerakkan obyek apapun

Share