Rumus.co.id – Setelah sebelumnya kita membahas tentang cermin cembung kali ini kita akan membahas materi wacana rumus aturan termodinamika 1 dan 2, kita akan jabarkan secara detail dan lengkap dari pengertian, suara aturan termodinamika, siklus, entropi, rumus dan teladan soal beserta pembahasannya.
Pengertian Termodinamika
Termodinamika ialah bidang ilmu yang mencakup hubungan antara panas dan jenis energi lainnya. Termodinamika ditemukan dan diteliti awal kurun 18. Pada ketika itu, terkait dengan dan menerima perhatian sebab penggunaan mesin uap. Termodinamika sanggup dipecah menjadi dua hukum.
Hukum I Termodinamika
“Jumlah kalor pada suatu sistem ialah sama dengan perubahan energi di dalam sistem tersebut ditambah dengan perjuangan yang dilakukan oleh sistem.”
Energi dalam sistem merupakan jumlah total semua energi molekul yang ada di dalam sistem.
Rumus Hukum I Termodinamika
∆U = Perubahan energi dalam sistem (J)
Q = Kalor yang diterima ataupun dilepas sistem (J)
W = Usaha (J)
Perjanjian pada aturan I Termodinamika
1. Usaha (W) bernilai positif (+) kalau sistem melaksanakan suatu usaha
2. Usaha (W) bernilai negatif (-) kalau sistem mendapatkan suatu usaha
3. Q bernilai negatif kalau sistem melepaskan kalor
4. Q bernilai positif kalau sistem mendapatkan suatu kalor
Pengertian Siklus
Siklus merupakan serangkaian proses yang dimulai dari suatu keadaan awal dan berakhir pada keadaan yang sama dengan keadaan awalnya. Agardapat melaksanakan perjuangan terus-menerus, suatu sistem harus bekerja dalam satu siklus. Ada 2 macam siklus, yakni siklus reversibel (siklus yang sanggup balik) dan irreversibel (siklus yang tidak sanggup balik).
Siklus Carnot
Gambar diatas ialah gambar siklus mesin pemanas carnot. terdapat empat proses dalam siklus Carnot, yakni :
- pemuaian dengan cara isotermik (a-b)
- pemuaian dengan cara adiabatik (b-c)
- pemampatan dengan cara isotermik (c-d)
- pemampatan dengan cara adiabatik (d-a)
Mesin Kalor Carnot
Proses dalam mesin kalor Carnot, perhatikanlah gambar siklus carnot diatas. Siklus sanggup dijelaskan sebagai berikut ini :
- Siklus a-b
Gas menyerap kalor Qt pada temperatur Tv Suhu sistem sama dengan suhu reservoir panas sehingga sanggup disebut proses isotermik. Gas memuai dan melaksanakan suatu perjuangan pada pengisap. Oleh sebab energi dalam tetap maka perjuangan yang dikerjakan pada sistem sama dengan kalor yang diserap. - Siklus b-c
Beban pengisap dikurangi sehingga menjadikan gas memuai berdasarkan proses adiabatik. Terjadinya pengurangan energi dalam dan suhu sistem menurun hingga sama dengan suhu pada reservoir hirau taacuh Tr - Siklus c-d
Gas mengalami penyusutan dengan cara isotermik dengan membuang kalor Qrpada reservoir hirau taacuh pada temperatur 7) sehingga perjuangan negatif (usaha dilakukan pada sistem). - Siklus d-1
Beban pengisap ditambahkan sehingga gas menyusut berdasarkan proses adiabatik. Terjadinya penambahan energi dalam dan suhu naik hingga sama dengan suhu pada reservoir panasT. Energi dalam suatu gas kembali menyerupai pada awal siklus.
Usaha pada mesin pemanas Carnot :
W = Qt – Qy
Karakteristik mesin kalor carnot dinyatakan dengan efisiensi mesin (η) yakni perbandingan antara perjuangan yang dilakukan dengan kalor yang diserap. Secara matematis ditulis sebagai berikut ini.
Efisiensi suatu mesin kalor jenis apapun selalu lebih kecil dari efisiensi mesin ideal atau mesin Carnot.
Berdasarkan aturan I Termodinamika berlaku:
Keterangan:
η : efisiensi mesin
Tr : temperatur pada reservoir rendah
Tt ; temperatur pada reservoir tinggi
Qr : kalor yang dibuang pada reservoir rendah
Qt : kalor yang diserap pada reservoir tinggi
Mesin Pendingin Carnot
Contoh dari mesin pendingin Carnot antaralain mesin pendingin ruangan dan lemari es. Siklus mesin pendingin Carnot yakni kebalikan siklus mesin kalor Carnot sebab siklusnya ialah reversibel (dapat balik).
Usaha pada mesin pendingin Carnot sanggup dituliskan sebagai berikut ini :
W= Qt — Qr
Karakteristik pada mesin pendingin dinyatakan dengan koefisien performansi atau koefisien kinerja dengan simbol Kd. Koefisien kinerja didefinisikan sebagai perbandingan perjuangan antara kalor yang dipindahkan dengan perjuangan yang dilakukan sistem.
Mesin Pemanas Carnot
Dari Gambar sebelumnya diatas sanggup dijelaskan bahwa kalor yang diambil dipindahkan ke dalam ruangan.
Karakteristik mesin pemanas dinyatakan dengan koefisien kerja dengan simbol Kp . Secara matematis sanggup dituliskan sebagai berikut ini :
Hukum II Termodinamika
Hukum II Termodinamika menyatakan bahwa :
” Kalor mengalir secara alami dari benda yang panas kebenda yang dingin; kalor tidak akan mengalir secara impulsif dari benda hirau taacuh ke benda panas tan pa dilakukan usaha”.
Penjelasan aturan II Termodinamika ialah sebagai berikut ini :
- Tidaklah mungkin menciptakan mesin yang bekerja dalam satu siklus, mendapatkan kalor dari satu reservoir dan mengubah kalor seluruhnya menjadi usaha.
- Tidaklah mungkin menciptakan mesin yang bekerja dalam satu siklus dengan mengambil kalor dari reservoir yang memiliki suhu rendah dan memberikannya ke reservoir suhu tinggi tanpa perjuangan dari luar.
- Mesin yang bekerja di antara reservoir suhu Tt dan reservoir suhu Tt(Tt > Tr), memiliki efisiensi maksimum.
Pengertian Entropi
Entropi sanggup kita diartikan sebagai ukuran ketidakteraturan. Dalam sistem tertutup peningkatan entropi disertai oleh penurunan jumlah energi yang tersedia. Semakin tinggi entropi, semakin tinggi pula ketakteraturannya.
- Entropi pada Proses Temperatur Konstan
Jika suatu sistem pada suhu mutlak T mengalami proses reversibel dengan menyerap sejumlah kalor Q maka kenaikan entropi ∆S sanggup dituliskan sebagai berikut ini :∆S = S2 – S1 = Q/T
Keterangan :
∆S : perubahan entropi (J/K)
S1 : entropi mula-mula (J/K)
S2 : entropi final (J/K)
- Entropi pada Proses Temperatur Berubah
Pada proses yang mengalami perubahan temperatur, entropi dituliskan sebagai berikut ini :
Keterangan :
∆S : perubahan entropi (J/K)
S1 : entropi mula-mula (J/K)
S2 : entropi final (J/K)
c : kalor jenis (J/kg K)
m : massa (kg)
T1 : suhu mula-mula (K)
T2 : suhu final (K)
Contoh Soal Beserta Pembahasannya
1. Suatu mesin memiliki suhu reservoir tinggi 400°C dan suhu reservoir rendah 70°C. Hitunglah efisiensi pada mesin tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui :
Tt = 400°C atau 673 k
Tr = 70°C atau 343 K
Ditanyakan : η
Jawab:
Maka, efisiensi mesin sebesar 49%
2. Suatu sistem menyerap kalor sebesar 60 kJ pada suhu 27°C. Berapakah perubahan entropi sistem tersebut?
Penyelesaian :
Diketahui:
Q = 60 kJ atau 60. 000J
T = 27°C atau 300 K
Ditanyakan :
Jawab:
Maka, besar perubahan entropi yakni 200J/K
Inilah tadi pembahasan lengkap mengenai materi wacana rumus termodinamika, Semoga bermanfaat…
BACA JUGA :