P2. HUKUM KE-NOL TERMODINAMIKA FISIKA.pdf

P2. HUKUM KE-NOL TERMODINAMIKA FISIKA.pdf

2. KONSEP KESETIMBANGAN
Keadaandarisuatusistemdikatakandalam
kedaankesetimbanganbilasifat-sifat/variabel-
variabelkeadaanyatertentudantidakberubahselama
kondisieksternaltidakberubah.
untuksistemtermodinamika,makakeadaan
makroskopisnyadicirikandengansuatukoordinat
tertentu.Bilakoordinattsbberubahbaiksecara
spontanataupunkarenaadanyapengaruhdariluar,
makasistemmengalamiperubahankeadaan.

3. Suatusistemdikatakandalamkeadaankesetimbangan
termodinamika, bilasistemadadalam:
1. Kesetimbanganmekanik(mechanical equilibrium)
(tidakadagaya-gayatakberimbangyang bekerjapada
sistem)
2. Kesetimbanganthermal (thermal equilibrium)
(semuabagiansistemsuhunyasamadansistemmemiliki
suhuyangsamadenganlingkungan)
3.Kesetimbanganmaterial (material equilibrium).
(bilajumlahpartikelyangkeluardanmasukdarisistem
secarareratasama,makaterdapatkesetimbanganjumlah
partikelantarasistemdanlingkungan)

4. HUKUM KE-NOL TERMODINAMIKA
A B
C
Dindingdiathermal
Biladuabenda(misalA danB) yang salingterpisah
adadalamkesetimbaganthermal denganbendake
tiga(misalC) makabenda-bendasatusamalain ada
dalamkesetimbanganthermal.
-TA= TB
-TB= TC
TA= TC
Dindingdiathermal>< dindingadiabatic

5. PROSES
Bilakeadaandarisuatusistemberubahmakasistem
dikatakanmengalamisuatuproses.
(P
1V
1T
1)
(P
2V
2T
2
)
Proses

6. MacamProses :
1.Prosesquasistatic(almost static) : suatuprosesyang
dilakukansedemikianhinggapadasetiapsaat
keadaandarisistemhanyamengalamiperubahan
yang sangatkecilterhadapkeadaan
kesetimbangan.
2.ProsesReversible : suatuprosesdimanakeadaan
mula-muladarisistemdapatdikembalikantanpa
merubahkeadaandarisistemlain.
3.Prosesirreversible : suatuprosesdimanakeadaan
mula-muladarisistemtidakdapatdikembalikan
tanpamerubahkeadaandarisistemlain.

7. Bagaimanatermometerair raksa
bekerjauntukmengukursuhubadan?
APLIKASI HUKUM KE NOL

8. PENGUKURAN TEMPERATUR
Untukmengukursuhudarisuatusistemdigunakan
termometer.
Termometerdibuatdarisistemyangmempunyaisifat
termometrik(thermometricproperty)yaitusifat-sifat
sistemyangsangatdipengaruhisuhudanmudah
pengukurannya.
Syarat-syarattermometrik:
-zatyangdigunakan
-sifatfisiszat
-tingkatankuantitatifyangmenyatakanbesar
kecilnyatemperatur

9. JenisTermometerdanthermometric property

10. Jikathermometric property dilambangkansebagaiX,
maka , artinyathermometric property (X)
sebagaifungsitemperatur(T).Fungsitermometrik
adalahaTX )(TXX
Kaitanantarasuhuempirik(T) dengansifattermometrik
(X) untuksuatuthermomter1
2
1
2
X
X
T
T


11. Untukpenskalaandiperlukanadanyaadanyatitiktetap
standar(standartfixedpoint).
Titiktetapyangdisetujuisecarainternasionaladalah
titiktripleair(suhudimanatigafasaairyaitues,air/air
cairdanuapadadalamkesetimbangan),temperaturini
berharga273,16Kelvin.
JikaT=temperaturyangdiketahui,X=harga
thermometricpropertypadatemperaturyanghendakdiukur,
X
TP=hargathermometricpropertypadatemperaturacuan
atautemperaturyangdipilih,makadenganmenggunakan
temperaturtitiktripledapatdiperolehpersamaan:Kelvin
X
X
T
TP
16,273

12. Contoh:
DalamtabeldibawahiniP3menunjukkantekanan
termometergasideapadavolumetetap,padasaat
ditempelkandenganseltripelair.SedangkanP
menunjukkantekanantermometerapabilaberada
dalamruangyangtemperaturnyahendakdiukur.
P3 (mmHg)1000750 500 250Temperaturtripelair
P (mm Hg)1535,31151,6767,82383,95 TemperaturX
TentukantemperaturX sampaiduaangkadesimal!

13. Sebuahtermometerhambatanplatinamempunyai
hambatanR = 90,35 Ωpadasaatbola gelastermometer
ditempatkanpadatitiktriple. Berapakahsuhunyaketika
bola gelastermometerditempatkanpadasistemyang
hambatannya120 Ω?
The resistance of a platinum wire is found to be 11.000 Ωat
the ice point, 15.247 Ωat the steam point, and 28.887 Ωat
the sulfur point. Find the constants a and b in the
equation
and plot R’ against Celciustemperature θin the range
from 0 to 660
o
C)1('
2'
baRR
o


14. SkalaTemperatur
Dasar: Penentuantitikbekudantitikdidih
T
K = TemperaturKelvin,satuantemperatur
termodinamika, 1/273 daritemperaturtermodinamika
SkalaCelcius: T
C= T
K –273
o
SkalaFahrenheit: T
F = 32 + 9/5 T
C
SkalaReamur: T
R= 4/5 T
C

15. Contoh:
Helium mempunyaititikdidih5,25 K. Tentukan
besarnyatitikdidihhelium dalam
o
C,
o
F, dan
o
R!

16. SISTEM TERMODINAMIKA SEDERHANA
Dalamkeadaannyata, sangatsulitmengungkapkan
kelakuanlengkapzatdalamseluruhpengukuranharga
koordinattermodinamika(P,V, T) denganmemakai
persamaansederhana.
Diantaranya:
1. Persamaangas ideal : atau
yang hanyaberlakupadatekanan(P) rendah
dalamdaerahuapdangas.
2. Persamaankeadaanvan derWaals :
yang berlakupadadaerahcair, uapdandidekat
dandiatastitikkritis.nRTPV RTPv RTbv
v
a
P  ))((
2

17. Contoh:
Sebuahbejanamempunyaivolum150 cm
2
padatekanan
2,2 atmdengansuhu200
o
C. Hitungjumlahmolekulgas
H2 (anggapsebagaigas ideal) dalambejanatersebut?
Jawab:
diketahui: KmolkgJR
KCT
PaatmP
mxcmV
/8314
473200
2229152,2
10150150
0
262




 ?......
RT
pV
n ?.......
A
NnN

18. PerubahandiferensialKeadaan
Persamaankeadaansuatusistemdapatdibayangkan
bahwapersamaankeadaantersebutdapatdipecahkan
untukmenyatakansetiapkoordinatdalamdua
koordinatyang lainnya.
Analisisnya:
1. V= fungsi(T,P)
maka, diferensialparsialnya: dP
P
V
dT
T
V
dV
TP


















19. Kuantitaskemuaianvolume rata didefinisikan:
padakondisitekanantetap.
Jikaperubahantemperaturdibuatsangatkecil, maka
perubahanvolume jugamenjadisangatkecil, maka:
kemuaianvolume sesaat(β) dirumuskan:temperaturperubahan
volumesatuanpervolumeperubahan
ratavolumeMuai  PT
V
V









1


20. Efekperubahantekananpadavolumesistem
hidrostatik,ketikatemperaturdibuattetap,dinyatakan
olehkuantitasyangdisebutketermampatanisotermik(κ
dibacakappa)yangdirumuskan:TP
V
V









1


21. 2. P= fungsi(T,V)
makadiferensialparsialnya:
3. T= fungsi(P,V)
makadiferensialparsialnya:dV
V
P
dT
T
P
dP
TV
















 dV
V
T
dP
P
T
dT
PV


















22. Contoh:
Persamaankeadaangas ideal, yaitu . Buktikan
bahwa:
a.
b. RTPv T
1
 P
1


23. a.Koordinattermodinamika(P,V,T), makaV= fungsi
(P,T), namunkarenaβterjadipadatekanantetap,
berartiV= fungsi(T) saja.
Menggunakanperubahandiferensialkeadaan
menjadi:
b.κterjadipadasuhutetapberartiV= fungsi(P) saja.P
R
VT
V
V
karena
P
R
T
v
RdTPdv
PP
11
, 















  P
x
PV
RT
P
RT
x
VP
RT
P
v
dP
P
RT
dPRTPdvRTPvRTPv
T
11
22
2
21









