HUKUM KE NOL DAN PERTAMA TERMODINAMIKA

1. PERTEMUAN KETIGA HUKUM KE NOL DAN PERTAMA TERMODINAMIKA Endang Susilowati Prodi Pend. Kimia UNS

2. HUKUM TERMODINAMIKA • HUKUM TERMODINAMIKA KE NOL • HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMA • HUKUM TERMODINAMIKA KEDUA • HUKUM TERMODINAMIKA KETIGA

3. Pengertian Kerja, Kalor dan Energi • Kerja, Kalor dan Energi adalah konsep yang mendasar dalam termodinamika . • Semua pengukuran kalor dan perubahan energi menghasilkan pengukuran kerja. • Kerja = gaya x jarak ; kerja dilakukan selama proses untuk menghasilkan suatu perubahan • Energi = kapasitas sistem untuk melakukan kerja • Kalor = energi sistem yang berubah sebagai hasil perbedaan temperatur antara sistem dan temperatur lingkungan. • Proses pelepasan energi sebagai kalor disebut eksoterm, dan proses penyerapan energi sebagai kalor disebut endoterm

4. HukumTermodinamikakeNol • Hukuminimeletakkkankonsepsuhupadadasar yang kokoh, yaitubiladuasistemadadalamkesetimbangantermal, makakeduanyamempunyaisuhu yang sama, bilatakadadalamkesetimbangantermalmakakeduanyamempunyaisuhu yang berbeda. • Tinjau 3 sistem A, B dan C, Faktaeksperimental : bilasistem A adadalamkesetimbangantermaldengansistem B, dansistem B jugaadadalamkesetimbangantermaldengan C maka A adadalamkesetimbangandengan C: • - TA = TB TA = TC • - TB = TC

5. AplikasiHukumTermodinamikakeNol • Bagaimana termometer air raksa bekerja untuk mengukur suhu badan?

6. HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMA • Secaramatematis. hukumtermodinamika I padasistemtertutup, dinyatakansebagai: dU = dq + dw U = q + w • Dengan kata lain, perubahanenergidalamsistem (U) setaradenganpanasyang diberikanpadasistem (q) dankerja yang dilakukanterhadapsistem (w) • SatuanU, q dan w adalahjoule • Jikahanyadiberikanpanas, berlaku: U = q • Jikahanyadilakukankerjaberlaku: U = w

7. STOP ! • Hubungkan Hukum kekekalan energi dan Hukum pertama Termodinamika

8. Catatan : • Energi dalam adalah suatu fungsi keadaan, yang hanya tergantung • pada keadaan awal dan akhir sistem • Kalor dan kerja bukan fungsi keadaan, tergantung pada jalannya • proses sistem. • d = diferensial eksak • d = diferensial tak eksak

9. Jenis-jenis Kerja • Energi dalam terdiri dari : energi transisi, energi vibrasi dan energi rotasi pada tingkat molekuler dari suatu materi • Kerja (w) adalah akibat aksi melawan gaya luar, yang dinyatakan : • d w = F dh • F adalah gaya luar dan dh adalah jarak perpindahan • Kerja tergantung pada 2 faktor yaitu faktor intensitas dan faktor kapasitas

10. KERJA EKSPANSI DAN KOMPRESI • Kerja yang dilakukan sistem • dw = -F dh (F=gaya dh = jarak) • F = P (tekanan) x A (luas) maka : • dw = -Pluar A dh • Atau : • dw = -Pluar dV • Sehingga : dw = -Pluar dV • Karena: dU = dq +dw • maka : dU = dq - pdV • Integrasinya adalah: • atau • U = q – P(V2 – V1) • Atau  U = q + w Pluar A Ekspansi: V2>V1 Kompresi: V2<V1 dh W-: sistem melakukan kerja W+: dilakukan kerja thd sistem

11. Beberapaterapankerja (W) • Pada proses ekspansiisotermalterhadapvakum (Pluar =0) • Wvak = 0 • Pada proses pemuaianmelawantekanantetap • w = -pluar ∆V • Pada proses reversibel (Pluar=Pdalam= P) dw = -Pdalam.dV =- P.dV • untuk gas ideal PV = n R T danisotermis (dT = 0) • wrev = - n R T ln (V2/V1) • wrev = - n R T ln (P1/P2) (BUKTIKAN) • Pada proses irreversibel (PluarPdalam) danisotermis (dT=0) • Wirrev= - PluardV • untuk gas ideal , • Wirrev = - Pluar (V2-V1) • = - n R T (1-P2/P1) (BUKTIKAN)

12. Latsoal LatihansoalBuku Atkins Latihan2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7

13. Energy • The energy of a system is its capacity to do work. • When work is done on an otherwise isolated system (for instance, by compressing a gas or winding a spring), the capacity of the system to do work is increased; in other words, the energy of the systemis increased. • When the system does work (when the piston moves out or the spring unwinds), the energy of the system is reduced and it can do less work than before.

14. Heat • When the energy of a system changes as a result of a temperature difference between the system and its surroundings we say that energy has been transferred as heat. • When a heater is immersed in a beaker of water (the system), the capacity of the system to do work increases because hot water can be used to do more work than the same amount of cold water. • Not all boundaries permit the transfer of energy even though there is a temperature difference between the system and its surroundings. Kembali

15. The internal energy • In thermodynamics, the total energy of a system is called its internal energy, U. • The internal energy is the total kinetic and potential energy of the molecules in the system for the definitions of kinetic and potential energy). • We denote by ∆U the change in internal energy when a system changes from an initial state i with internal energy U i to a final state f of internal energy Uf : • ∆U = U f - Ui • The internal energy is a state function in the sense that its value depends only on the current state of the system and is independent of how that state has been prepared. kembali

16. Unit of Internal energy, heat, and work • Internal energy, heat, and work are all measured in the same units, the joule (J). • The joule, which is named after the nineteenth-century scientist J.P. Joule, is defined as J = 1 kg m 2 s-2 • A joule is quite a small unit of energy: for instance, each beat of the human heart consumes about 1 J. • Changes in molar internal energy, ∆Um , are typically expressed in kilojoules per mole (kJ mol-1). • Certain other energy units are also used, but are more common in fields other than thermodynamics. • Calories (cal) and kilocalories (kcal) are still encountered. • The current definition of the calorie in terms of joules is • 1 cal = 4. I 84 J exactly • An energy of 1 cal is enough to raise the temperature of 1 g of water by 1°C. Kembali