250 likes | 439 Views
BAB 4. PERSAMAAN FUNDAMENTAL. Hukum II Termodinamika. Statement 1:
E N D
BAB 4 PERSAMAAN FUNDAMENTAL
Hukum II Termodinamika Statement 1: Tidakadasatupunalat yang dapatberoperasisedemikianrupasehinggasatu-satunyaefek (bagisistemdansekelilingnya) adalahmengubahsemuapanas yang diserapolehsistemmenjadikerja yang dilakukanolehsistem. Statement 1a: Dalamsatuprosessiklis, tidakmungkinmengubahsemuapanas yang diserapolehsistemmenjadikerja yang dilakukanolehsistem.
Statement 2: Tidakadasatupunproses yang mungkin yang hanyaterdiridaripemidahanpanasdarisatu level temperaturke level lain yang lebihtinggi.
Yang terjadididalampembangkittenagauapadalah: Air padatemperaturkamardipompakedalam boiler bertekanantinggi. Panasdaribahanbakarditransferke air dalam boiler sehingga air berubahmenjadiuapbertekanantinggi.. Energiditransfersebagai shaft work dariuapkesekelilingdenganmenggunakanalatsepertiturbin, dimanauapmengalamiekspansisehinggatekanandantemperaturnyaturun. Uap yang keluardariturbindikondensasikandengancaramentransferpanaskesekeliling, sehinggaterbentuk air yang selanjutnyadikembalikanlagike boiler, yang berartiprosesnyalengkapmenjadisatuprosessiklis.
Hukum I Termodinamika: (4.1) Efisiensitermaldidefinisikansebagai: Denganmenggabungpersamaan (4.1): (4.2)
SkalaTemperatur Gas Ideal: Persamaan Carnot
Siklus Carnot terdiridari 4 langkahreversibel: A B : kompresinadiabatishinggatemperaturnaikdari TCmenjadi TH. B C : ekspansiisotermalsampaisebarangtitik C denganmenyerappanas sebesar QH. C D : ekspansi adiabatis hingga temperatur turun menjadi TC. D A : kompresi isotermal hingga mencapai keadaan awal dengan cara melepaskan panas sebesar QC.
Langak B C dan D A adalahprosesisotermal: dan Sehingga: (4.3)
Untukprosesadiabatisberlakupersamaan: Langak A B adalahprosesadiabatis: (4.4)
LangakC D adalahprosesadiabatis: (4.4) Ruaskiri pers. (4.3) dan (4.4) adalahsamasehingga: atau
Persamaan (4.3) menjadi (4.5) Persamaanuntukefisiensitermalmenjadi (4.6)
ENTROPY Persamaan (4.4) dapatditulissebagai (4.7) Jikareferensiuntukpanasadalahmesin (bukan reservoir), makanilai QH adalahpositifsementara QC adalahnegatif. Olehkarenanyapersmaan (If the heat quantities refer to the engine (4.7) menjadi: (4.8)
Tiapsiklus Carnot memilikisepasangprosesisotermalpada THdan TCdenganpanas yang menyertaiadalah QHdan QC. • Jikakurvaadiabatiskecilsekali, ataudengankata lain jarakantarduaprosesisotermalmenjadiinfinitisimal, makapanas yang menyertaiadalahdQHdandQC. (4.9)
Entropy: (4.10) Dengan Stadalah entropy total darisistem. Persamaan (4.10) dapat pula ditulissebagai: (4.11) Untukprosesirreversibel: (4.12)
PERSAMAAN DASAR Hukum I Termodinamikauntuksistemhomogentertutup Untukprosesreversibel: (4.13) Untuksistem yang terdiridari n mol: (4.13a)
Enthalpy Definisi: (4.14) Deferensiasi pers. (4.14): (4.15)
EnergiBebas Helmholtz Definisi: (4.16) Deferensiasi pers. (4.16): (4.17)
EnergiBebas Gibbs Definisi: (4.18) Deferensiasi pers. (4.18): (4.19)
(4.13) (4.15) (4.17) (4.19)
Persamaan Maxwell Jika F = F(x, y) makadiferensial total dari F adalah: dengan dan
Diferensiasilebihlanjut Jadidaripersamaan: (4.20) Akandiperoleh: (4.21)
Dari persamaan (4.13), (4.15), (4.17), dan (4.19) dapatdiperoleh: (4.22) (4.23) (4.24) (4.25)