Proses-proses termodinamika

Di dalam termodinamika dikenal ada 5 proses yaitu :

  1. Proses pada tekanan konstan (isobarik)
  2. Proses pada volume konstan (isokhorik)
  3. Proses pada temperatur konstan (isotermal)
  4. Proses adiabatis reversibel (isentropi)
  5. 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 idealPerubahan energi dalam :

energi dalamPerubahan entalpi :

entalpiIndek 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 :

1Perubahan energi dalam pada proses isobarik dapat dihitung :

2Perubahan kalor pada proses isobarik dapat dihitung :

3

Dari persamaan gas ideal didapat :

4dan

5

Sehingga :

6

Entalpi pada proses isobar :

72. 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.

8Perubahan energi dalam pada proses isokhorik :

9Kalor pada proses isokhorik :

10Dimana 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 idealKarena T = konstan maka p.V = konstan (C). sehingga 13maka

14

m, R dan T konstan maka :

15

Didapat:

16

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

17

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 :

12Karena proses berlangsung pada kondisi p.Vk = C , maka:

p1sehingga :

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.

12Karena proses berlangsung pada kondisi p.Vn = C , maka

poli1sehingga :

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.

 

 

 

 

 

Posted on Mei 7, 2014, in Fisika and tagged , , , , , . Bookmark the permalink. 1 Komentar.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: