Hukum Termodinamika (I, II dan III)

 Hukum Termodinamika (I, II dan III)

A. Hukum Termodinamika I

Bila kita berikan sejumlah panas kecil sebesar dQ pada suatu sistem, maka sistem maka sistem tersebut akan berekspansi melakukan suatu kerja luar yang kecil sebesar dW. Di samping itu, pemanasan terhadap sistem juga akan menimbulkan hal-hal :

1.     Pertambahan kecepatan molekul dari sistem

2.     Pertambahan jarak antar molekul karena sistem berekspansi

Sehingga panas dQ yang diberikan akan menyebabkan terjadi :

1.     Pertambahan energi ke dalam sistem

2.     Pertambahan energi kinematik molekul

3.     Pertambahan energi potensial

4.     Pertambahan energi fluida

Persamaan energi hukum termodinamika I

dQ = dU + dEK + dEP + dEF + dW

Bila pada sistem mengalami EK, EP dan EF konstan (dEK = 0, dEP = 0, dEF = 0) maka disebut sistem diisolasi sehingga hukum termodinamika I :

dQ = dU + dW

B. Hukum Termodinamika II

Hukum termodinamika II merupakan batasan-batasan tentang arah yang dijalani suatu proses dan memberikan kriteria apakah proses itu reversibel atau irreversibel. Salah satu akibat dari hukum termodinamika II adalah konsep entropi. Perubahan entropi menentukan arah yang dijalani suatu proses untuk melakukan perpindahan kerja W dari suatu sistem pada kalor. Maka kalor yang harus diberikan kepada suatu sistem selalu lebih besar.

Qdiserap > W yang dihasilkan

ηsiklus< 100%

C.      Hukum Termodinamika III

Hukum termodinamika III terikat dengan temperatur nol absolut. Semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga merupakan bukti bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

D.     Proses-proses pada hukum termodinamika

a. Hukum Termodinamika I

-   Isobarik

Pada proses ini gas dipanaskan dengan tekanan tetap

 

Dengan demikian pada proses ini berlaku persamaan Boyle-Gay Lussac

      

Jika digambar dalam grafik hubungan P dan V adalah :

                                    ΔW = ΔQ - ΔU = m.(Cp – Cv).(T₂-T₁)

 

-  Isokhorik/isovolumetrik

Pada proses ini volume pada sistem konstan

Dengan demikian pada proses ini berlaku hukum Boyle-Gay Lussac

Dalam grafik hubungan P dan V didapat sebagai berikut :

ΔV = 0 » W = 0 (tidak ada usaha luas selama prose)

ΔQ = U₂.U₁ » ΔQ = ΔU » ΔU = m.Cv.(T₁-T₂)

 

-     Isotermik

Selama proses suhunya konstan

Maka persamaannya menjadi :

P₁.V₁ = P₂.V₂

Dalam grafik hubungan P dan V didapat sebagai berikut :

Persamaan :

Ln x = 2,303 log x

 

-  Adiabatik

Selama proses tidak ada panas yang keluar/masuk sistem jadi Q = 0

Tidak adanya panas yang keluar/masuk sistem maka berlaku hukum Boyle-Gay Lussac

Jika digambar pada grafik P dan V maka didapat sebagai berikut

ΔQ = 0 » 0 = ΔU + ΔW

V₂.V₁ = -ΔW

T₁.V₁^γ-1 = T₂.V₂^γ-1

 

 

 

 

 

b Hukum Termodinamika II

Menurut Carnot, untuk efisiensi mesin Carnot berlaku pada

            

Dimana :

T     =          suhu

η     =          efisiensi

P     =          tekanan

V     =          volume

W    =          usaha