Kalor & Hk Termodinamika

Kalor & Hk Termodinamika Bima Wicaksono Kelas XII IPA SMA Muhammadiyah 7 Surabaya

Heat (Kalor/Panas/Bahang) Konsep Makroskopis/Konsep Statistik KALOR, Q Rerata usaha luar (pertukaran energi antara sistem dan sekeliling karena pertukaran energi individual yg terjadi sbg hasil tumbukan Antara molekul2 sistem dengan molekul2 sekelilingnya) Salah satu bentuk Energi 1 kalori = 4,1840 J Satuan: kalori 1 BTU = 252 kalori + Usaha luar netto yg dilakukan pada sistem Usaha luar netto yg dilakukan oleh sistem – Kalor ditransfer karena ada perbedaan suhu Setimbang Termal Tidak ada pertukaran energi (kalor) antara 2 sistem

KapasitasKalor dan Kalor Jenis Kalor untuk menaikkan suhu zat sebanding dengan perubahan suhu dan massanya C = Kapasitas Kalor Zat = energi kalor untuk menaikkan suhu per derajat c = Kalor Jenis Zat = Kapasitas Kalor per satuan massa Kapasitas Kalor molar Kalor yang diserap oleh satu mole bahan untuk menghasilkan satu derajat suhu Kapasitas kalor pada tekanan konstan Kapasitas kalor pada volume konstan Hubungan Gas ideal mengalami transformasi adiabatis berlaku Akan dibuktikan kemudian

Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor Molar

Kalorimetri Kalorimeter (wadah terisolasi) suhu awal Tk Awal Akhir Benda bersuhu awal Tb Air bersuhu awal T0 Air bersuhu akhir campuranTf Setimbang Termal Jika suhu awal benda lebih tinggi dari pada suhu air: Benda memberikan kalor sebesar: Air menerima kalor sebesar: Kalorimeter menerima kalor sebesar:

Perubahan Fase dan Kalor Laten Kalor yang diterima zat dapat mengubah fase zat tanpa mengubah suhunya Perubahan Fase GAS ? Penguapan Pengembunan Sublimasi Pembekuan PADAT CAIR Pencairan

Kalor untuk mencairkan Zat Padat tanpa berubah suhunya Kalor untuk menguapkan Zat Cair tanpa berubah suhunya

Transfer Kalor/Energi Termis Cara transfer kalor • Konduksi  lewat interaksi antar atom/molekul • Konveksi  via perpindahan massa/ media fluida • Radiasi  bentuk pancaran elektromagnetik

Konduksi Pemindahanenergikalormelalui konduksi bergantung pada: • Luasdaerahkontak • Perbedaansuhu • Lama terjadinyakontak • Material konduksikalor/panas Arus Termal: K = konduktivitas termal A = luas penampang T = suhu x = panjang/tebal bahan Resistensi Termal Sambungan Seri: Paralel:

Nilai Konduktivitas Termal Bahan

Konveksi Laju aliran energi kalor dari tubuh manusia ke udara sekitar (dalam J/s) v = kecepatan udara (medium perambatan) Ts = suhu permukaan (kulit) Ta = suhu udara

Radiasi Hukum Stefan-Boltzman e = emisivitas (kemampuan pancaran kalor) suatu permukaan Nilai emisivitas antara 0 dan 1  = konstanta Stefan-Boltzman = 5,6703 x10–8W/m2.K4 T = suhu dalam Kelvin

Evaporasi Penguapan/evaporasi juga dapat menghantarkan energi kalor Laju evaporasi energi kalor dari tubuh: (dalam J/s) p = tekanan (atm) p = kecepatan mediun perambatan (udara)

Metabolisme sebagai konversi energi Kandungan/konversi energi berbagai macam bahan • Karbohidrat dari Tumbuhan: • Sukrosa  3,94 kkal/g • Glukosa  3,74 kkal/g • Glikogen  4,19 kkal/g • Tepung  4,18 kkal/g • Lemak Hewan/Tumbuhan • Rata-rata  9,3 kkal/g • Protein Hewan/Tumbuhan • Rata-rata  5,6 kkal/g • Pada Manusia • Protein/Karbohidrat  4,1kkal/g • Lemak  9,3 kkal/g

EfekKalor • EfekFisik  pemuaian  peningkatanhambatanlistrik  penurunankonduktivitaslistrik • EfekBiologis akibatgabunganefekfisikdankimia peningkatanseldarahputih fenomenareaksiperadangan  pelebaranpembuluhdarah  peningkatansirkulasidarah peningkatantekanankapiler peningkatantekanan O2dan CO2dalamdarah penurunan pH darah • Efek Kimia  peningkatankecepatanreaksi  peningkatanpermeabilitasmembran  peningkatanmetabolisme

Hukum Termodinamika Hukum Pertama Hukum Kedua Hukum Ketiga Hukum ke Nol

Hukum Pertama Termodinamika Kalor netto yang ditambahkan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi internal sistem ditambah usaha yang dilakukan sistem Q= U +W U = energi dalam Q= kalor W = usaha oleh sistem Wext= usaha luar pada sistem = W

Hk I Termodinamika Kasus: Jika sistem membentuk siklus [transformasi siklis] Jika transformasi adiabatis Jika tak ada usaha dilakukan sistem [transformasi isokoris]

Proses Reversible (dapat balik) Proses Reversibel Proses/transformasi lambat yg tiap saat/tahap terjadi kesetimbangan termal/statistik dan tidak ada gaya disipasi seperti gaya gesek Contoh: Pemuaian gas perlahan-lahan Proses Reversibel dapat digambarkan dengan diagram p-V dg kurva yg menghubungkan keadaan awal dan akhir

Proses Irreversible (tak dpt balik) Proses Irreversibel Proses yg mengakibatkan terjadi penyimpangan jauh dari keadaan setimbang selama proses Akhir proses, sistem pd kesetimbangan baru dg p, V, dan Tbaru Proses Irreversibel tidak dapat digambarkan dengan diagram p-V

digambarkan oleh p (N/m2) A B p p1 p2 V (m3) Work (usaha) Pertukaran energi sistem dengan luar sistem Usaha luar Wext Wext = + U bertambah [Usaha dilakukan pd sistem] U berkurang Wext = – [Usaha dilakukan oleh sistem] Dihitung melalui diagram p – V (Luas di bawah kurva)

Kasus 1  Tekanan konstan Usaha yang dilakukan oleh sistem Karena maka Hukum Termodinamika I menjadi

Kasus 2 Suhu konstan T konstan U = 0 Q = W

Kasus 3 volume konstan V konstan Usaha nol Kalor berbanding lurus dengan perubahan suhu, jumlah zat, dan kapasitas kalor volume tetap CV

Ekspansi Adiabatik Kuasi Statik Gas Proses Adiabatik  tidak ada kalor yang mengalir masuk atau keluar Lintasan Adiabatik Usaha Adiabatik :

Hukum Kedua Termodinamika Sadi Carnot (1796 – 1832) Dalam mesin kalor terjadi proses yang mana energi kalor diambil oleh sejumlah energi mekanik tetapi selang waktu tertentu jumlah kalor yang masuk mesin sama dengan yang hilang Lord Kelvin (1853) Batasan Hk 2 Termodinamika Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus, menerima kalor dari suatu reservoir dan mengubah kalor itu seluruhnya menjadi usaha  = 1- Q1/Q2 = 1 – T1/T2 Efisiensi Mesin Kalor Q1= Kalor pada suhu rendah T1 Q2 = Kalor pada suhu tinggi T2

Hukum Ketiga Termodinamika Terkait dengan ENTROPI sistem Ukuran penyimpangan/KETIDAKTERATURAN suatu sistem

Entropi Penggambaran alam dalam mencapai kesetimbangan statistik/ keteraturan sistem k = konstanta Boltzmann P = probabilitas

HubunganEntropidenganKalor Contoh: Hitung perubahan entropi satu mole es untuk melebur pada 0oC jika selama proses es menyerap 1435 kalori/mol Jawab:

Hukum ke Nol Termodinamika Dalam keadaan adiabatik, suatu gas ideal dalam ruangan terisolasi/tertutup, pemuaian sangat lambat, tidak ada kalor yang diterima maupun yang dilepas. Tercapai kesetimbangan termal  suhu sama merata di setiap bagian

Kalor & Hk Termodinamika