3 Kesetimbangan Fasa Hukum TD_Masykuri 2021.pptx

e e e

1. KESETIMBANGAN FASA & HUKUM TERMODINAMIKA Dr. Mohammad Masykuri , M.Si . PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN IPA UNIVERSITAS SEBELAS MARET Matakuliah: Kesetimbangan Fasa (KK 2918309)

2. Overview Hukum Termodinamika

3. Hukum Termodinamika ke-0 Hukum TD ke-0: mendeskripsikan konsep suhu: “ bila dua sistem ada dalam kesetimbangan termal , maka keduanya mempunyai suhu yang sama, bila tak ada dalam kesetimbangan termal maka keduanya mempunyai suhu yang berbeda”. Sistem kesetimbangan dalam termodinamika 1. Kesetimbangan te r mal 2. Kesetimbangan mekanik 3. Kesetimbangan material Tinjau 3 sistem A, B dan C, Fakta eksperimental : bila sistem A ada dalam kesetimbangan termal dengan sistem B, dan sistem B juga ada dalam kesetimbangan termal dengan C maka A ada dalam kesetimbangan dengan C:

4. Hukum Termodinamika ke-0 TA = TB TA = TC - TB = TC

5. Bagaimana termometer air raksa bekerja untuk mengukur suhu badan? Penerapan Hukum TD ke-0

6. Variabel Intensif dan Ekstensif Variabel intensif : variabel termodinamika yg tidak tergantung pada jumlah materi. Contoh: Temperatur, tekanan, massa jenis, titik didih, pH, Tegangan muka, Indeks bias, kekentalan, panas spesifik Variabel ekstensif : variabel termodinamika yg tergantung pada jumlah materi. Contoh: massa, Volume, Energi Dalam, Entalpi, entropi

7. Proses Termodinamika Proses termodinamika: Operasi yang menyebabkan keadaan sistem berubah Ada beberapa jenis proses termodinamika : Proses Isotermis , dT = 0, tidak ada perubahan temperatur sistem Proses Adiabatik, dq = 0, tidak ada pertukaran panas antara sistem dengan lingkungan Proses Isobaris , dP = 0, tekanan sistem konstan Proses Isokoris , dV = 0, tidak ada perubahan volume sistem

8. Proses Termodinamika Proses Siklis , dU = 0, dH = 0, Sistem melakukan beberapa proses yang berbeda tetapi akhirnya kembali pada keadaan semula Proses reversibel (Proses dapat balik ) : suatu proses yang berlangsung sedemikian hingga setiap bagian yang mengalami perubahan dikembalikan pada keadaan semula tanpa menyebabkan suatu perubahan lain. Proses irreversibel (proses tak dapat balik) : proses yang berlangsung dalam satu tahap, arahnya tak dapat dibalik kecuali dengan tambahan energi luar

9. Proses Termodinamika

10. Secara matematis. hukum termodinamika I pada sistem tertutup, dinyatakan sebagai: dU = d q + d w  U = q + w “Perubahan energi dalam sistem (U) setara dengan panas yang diberikan pada sistem (q) dan kerja yang dilakukan terhadap sistem (w)” Jika hanya diberikan panas, berlaku:  U = q Jika hanya dilakukan kerja berlaku:  U = w Hukum Termodinamika I

11. 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 Hukum Termodinamika I

12. Kerja yang dilakukan oleh sistem dw = F dh (F=gaya dh = jarak) Kerja terhadap sistem dw = -F dh F = P (tekanan) x A (luas) maka : dw = -P luar A dh Atau : dw = -P luar dV P luar A dh Ekspansi: V 2 >V 1 Kompresi: V2<V1 Kerja (w)

13. Sehingga : dw = -P luar dV Karena: dU = dq +dw maka : dU = dq - pdV Integrasinya adalah: atau  U = q – P(V 2 – V 1 ) Atau  U = q + w P luar A dh Ekspansi: V 2 >V 1 Kompresi: V2<V1 W-: sistem melakukan kerja W+: dilakukan kerja thd sistem Kerja (w)

14. Pada proses reversibel (P luar =P dalam = P) dan isotermis (dT = 0) untuk gas ideal PV = n R T sehingga : w rev = - n R T ln (V 2 /V 1 ) w rev = - n R T ln (P 1 /P 2 ) Pada proses irreversibel (P luar  P dalam ) dan isotermis (dT=0) W irrev = - P luar dV untuk gas ideal , W irrev = - P luar (V 2 -V 1 ) = - n R T (1-P 2 /P 1 ) Pada proses ekspansi isotermal terhadap vakum (Pluar = 0) W vak = 0 Kerja maksimum bisa dilakukan pada pemuaian gas ideal isotermis jika sistem beroperasi secara reversibel isotermal. (jelaskan!)

15. Fungsi Keadaan & Fungsi Proses Suatu variabel termodinamika dikatakan sebagai fungsi keadaan jika hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir saja, tidak tergantung pada jalannya proses. Contoh : entalpi (H), energi dalam (U) Suatu variabel termodinamika dikatakan sebagai fungsi proses jika besarnya tergantung pada jalannya proses. Contoh : kerja (w) dan Kalor (q) Suatu variabel termodinamika dapat dibuktikan sebagai fungsi keadaan jika differensialnya bersifat eksak. Sehingga jika differensialnya tidak eksak maka variabel tersebut merupakan fungsi proses .