THERMODINAMIKA

III. THERMODINAMIKA

1. GAS IDEAL

Definisi mikroskopik gas ideal :

a. Suatu gas yang terdiri dari partikel-partikel yang dinamakan molekul.

b. Molekul-molekul bergerak secara serampangan dan memenuhi hukum-hukum gerak Newton.

c. Jumlah seluruh molekul adalah besar

d. Volume molekuladalah pecahan kecil yang dapat diabaikan dari volume yang ditempati oleh gas tersebut.

e. Tidak ada gaya yang cukup besar yang beraksi pada molekul tersebut kecuali selama tumbukan.

f. Tumbukannya eleastik (sempurna) dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat.

Jumlah gas di dalam suatu volume tertentu biasanya dinyatakan dalam mol. Misalkan suatu gas ideal ditempatkan dalam suatu wadah (container) yang berbentuk silinder

– Hukum Boyle : Bila gas dijaga dalam temperatur konstan, tekanannya ber-banding terbalik dengan volume.

– Hukum Charles & Gay-Lussac : Jika tekanan gas dijaga konstan, volume berbanding lurus dengan temperatur.

Kesimpulan tersebut dapat dirangkaum sebagai persamaan keadaan gas ideal :

pV = nRT

R : konstanta gas universal

= 8,31 J/mol .K

= 0,0821 Lt . atm/mol.K

2. KALOR dan USAHA

Kalor dan usaha sama-sama berdimensi tenaga (energi). Kalor merupakan tenaga yang dipindahkan (ditransferkan) dari suatu benda ke benda lain karena adanya perbedaan temperatur. Dan bila transfer tenaga tersebut tidak terkait dengan perbedaan temperatur, disebut usaha (work).

dy

F

Mula-mula gas ideal menempati ruang dengan volume V dan tekanan p. Bila piston mempunyai luas penampang A maka gaya dorong gas pada piston F = pA.

Dimisalkan gas diekspansikan (memuai) secara quasistatik, (secara pelan-pelan sehingga setiap saat terjadi kesetimbangan), piston naik sejauh dy, maka usaha yang dilakukan gas pada piston :

dW = F dy

= p A dy

A dy adalah pertambahan volume gas,

dW = p dV

Bila volume dan tekanan mula-mula V_i dan p_i dan volume dan tekanan akhir V_f dan p_f , maka usaha total yang dilakukan gas :

V_f

W = ò p dV

V_i

P

p_i i

p_f f

V

V_i V_f

Kerja yang dilakukan gas pada saat ekspansi dari keadaan awal ke keadaan akhir adalah luas dibawah kurva dalam diagram pV.

P P P

p_i i p_i i i

p_f f p_f f p_f f f

V V V

V_i V_f V_i V_f V_i V_f

Tampak bahwa usaha yang dilakukan dalam setiap proses tidak sama, walaupun mempunyai keadaan awal dan keadaan akhir yang sama.

“Usaha yang dilakukan oleh sebuah sistem bukan hanya tergan-tung pada keadaan awal dan akhir, tetapi juga tergantung pada proses perantara antara keadaan awal dan keadaan akhir”.

Dengan cara yang sama,

“kalor yang dipindahkan masuk atau keluar dari sebuah sistemtergantung pada proses perantara di antara keadaan awal dan keadaan akhir”.

3. HUKUM PERTAMA THERMODINAMIKA

Suatu proses dari keadaan awal i ke keadaan akhir f, untuk setiap keadaan perantara (lintasan) yang berbeda memberikan Q dan W yang berbeda, tetapi mempunyai harga Q - W yang sama. Q - W hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir saja.

Q - W ini dalam termodinamika disebut perubahan tenga internal (DU = U_f - U_i ), sehingga :

DU = Q - W

yang dikenal sebagai hukum pertama termodinamika, yang merupakan hukum kekekalan energi.