MAKALAH TERMODINAMIKA(PROSES ADIABATIK KUASI – STATIK)

Disusun oleh kelompok I:

1. Fatmawati K (A 241 13 003)2. Wisnu satyawan ( A 241 13 153)3. Ni made juliartini (A 241 14 002)4. Kartini nursetya (A 241 14 005)5. Putri Yanti ( A 241 14 092)6. Muslimah M. Lanubari ( A 241 14 011)7. Rahmawati (A 241 14 086)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAFAKULTAS KEGURUAN & ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TADULAKO2015

1

KATA PENGANTARPuji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatNYA

sehingga makalah ini dapat tersusun hingga selesai . Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan memberikan sumbangan baik materi maupun pikirannya.

    Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.

Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, Kami yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini.

                                                                                      Palu,19 November 2015

                                                                                               PenyusunKelompok I

2

DAFTAR ISI

Sampul.................................................................................................. 1Kata pengantar..................................................................................... 2Daftar isi............................................................................................... 3

BAB IPENDAHULUAN 1.1 Latar belakang.................................................................................. 4 1.2 Tujuan masalah................................................................................ 4 1.3 Rumusan masalah............................................................................ 4

BAB IIPEMBAHASAN 2.1 Poses kuasi-statik........................................................................... 5 2.2 Proses adiabatik............................................................................. 6 2.3 Proses adiabatik kuasi-statik.......................................................... 9

BAB IIIKesimpulan........................................................................................... 11

3

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar belakang Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic =

'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal. Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.

1.2 Tujuan Dapat memahami proses adiabatik, kuasi-statik, dan proses adiabatik

kuasi-statik 1.3 Rumusan Masalah1. Bagaiamana proses kuasi-statik?2. Bagaimana Proses Adiabatik?3. Proses adiabatik kuasi –statik?

4

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 PROSES KUASI-STATIKSistem dalam kesetimbang termodinamik memenuhi persyaratan yang

ketat sebagai berikut:1. Kesetimbangan mekanis. Tidak terdapat gaya takberimbang yang

beraksi pada bagian mana pun dari sistem atau pada sistem secra keseluruhan.

2. Keseimbangan termal. Tidak ada perbadaan temperatur antar bagian sistem atau antara sistem dengan lingkungannya.

3. Kesetimbangan kimia. Tidak ada reaksi kimia dalam sistem dan tidak ada perpindahan unsur kimia dari satu bagian sistem ke bagian sistem yang lain.

Sekali sistem dalam kesetimbangan termodinamik dan lingkungannya dibuat tidak berubah, tidak ada gerak yang terjadi dan tidak ada kerja yang dilakukan. Namun, jika jumlah gaya eksternal diubah sehingga terjadi gaya berhingga yang takberimbang beraksi pada sistem,maka persyaratan kesetimbangan mekanis tidak lagi dipenuhi dan keadaan berikut ini timbul :

1. Gaya takberimbang dapat terbentuk dalam sistem akibatnya, timbul turbulensi,gelombang, dan seterusnya. Selain itu, sistem secara keseluruhan dapat melakukan gerak dipercepatatau yang sejenis;

2. Sebaga akibat turbulensi,percepatan, dan seterusnya ini, distribusi temperatur tak serba sama dapat timbul, atau dapat juga timbul perbedaan temperatur antara sistem dengan lingkungan;

3. Perubahan gaya dan temperatur yang mendadak dapat menimbulkan reaksi kimia atau perpindahan unsur kimia.

Jadi, gaya tak berimbang yang berhigga dapat mengakibatkan sistem mengalami keadaan tak setimbang. Jika kita ingin memberikan setiap keadaan sistem selama berlangsungnya proses dengan koordinat sistem yang berhubungan dengan sistem secara keseluruhan, maka proses itu tidak boleh diakibatkan oleh gaya tak berimbang yang berhingga. Jadi, kita didorong untuk menerima keadaan ideal dengan hanya mengubah sedikit saja gaya eksternal yang beraksi pada sistem sehingga gaya tak berimbanginya sangat kecil.

5

2.2 KERJA ADIABAT

Gambar (a) dan (b) menunjukkan bahwa sistem yang sepenuhnya dilingkungi oleh penutup adiabat masih dapat tergandeng dengan lingkungannya sehingga kerja bisa dilakukan. 3 contoh sederhana yang lain dari adiabat diperhatiakan dalam gambar (c) pengalaman menunjukan bahwa keadaan sistem dapat diubah dri keadaan awal tertentu ke kekeadaan akhir tertentu dengan melakukan kerja adiabat saja.

(c)Tinjaulah sistem gabungan yang terdiri atas fluida hidrostatik dan hambat

yang terbenam pada sisi dinding diaterm dibawah ini.

sistem ini dapat mengalami antara aksi adiabat dengan lingkungan menurut dua cara. Antaraaksi ini dapat dilakukan dengan menggerakkan satu atau dua piston kedalam atau keluar secara perlahan – lahan (proses kuastitatik) sehingga W = -⎰P dP, dengan P = harga kesetimbangannya atau secara tepat (proses nonkuasistatik) sehingga tekanan pada permukaan piston kurang dari pada harga kesetimbangannya . jika piston ditarik keluar dengan kelajuan yang lebih besar daripada kecapatan molekul fluida; fluida tidak akan melakukan kerja

6

pada piston itu. Proses sperti itu disebut pemuaian bebas. Salah saatu car amelakukan kerja adalah dengan meggerakkan salah satu atau dua piston secara lambat atau cepat kedalam atau keluar. Selain itu kerja dapat dilakukan pada sistem dengan disifasi energi listrik dalam hambat dengan arus yang dipertahankan supaya terus mengalir oleh pembangkit listrik yang digerakakan oleh benda yang sedang turun. (efek yang tepat sama dapat ditimbulkan oleh disifasi energi mekanis dalam fluida oleh pengadukkan fluida dengan roda bersudut yang diputar oleh benda yang sedang turun).

Koordinat bebas yagn paling enak dipakai dari sistem ini adalah Ѳ, temperatur bersama dan kedua volume V dan V’ . keadaan i dan f dari sistem yng diperlihatkan dari diagram Ѳ VV’ dalam gambar dibawah

dipilih secara sembarang dan kebetulan saja f bersesuian dengan

temperatur yagn lebih tinggi daripada i. Dalam lintasan iaf kurvadengan garis putus – putus ia menggambarkan pemamfatan tanpa gesekan , yagn adiabat kuasistatik oleh salah satu piston itu. Kurva ini digambarkan pada permukaan yagn memotong kedua bidang isoterm. Keberadaan permukaan adiabat terbalikkan itu akan dibuktikan dlam pasal 8.7 tetapi perlu diperhatikan bahwa karena ia dipacai hanya melalui gerak lambat tanpa gesekan dari piston maka proses itu bisa dilaksanakan baik dalam arah ia maupun ai.

Kurva af mengambarkan disipasi adiabat energi listrik dalam hubunganya dengan gerak piston yagn menjaga sistem itu supaya temperaturnya tetap dengan perkataan lain, garis af menggambarkan proses yag adiabat dan isoterm namun terdapat perbedaan jelas antara proses ini dan yagn sebelumnya proses af hanya bisa berlangsung satu arah saja. Kita dapat memberikan energi dengan memakai arus dalam hambat, tetapi tidak bisa menarik energi.Lintasan ibf mengambarkan cara adiabat yagn lain utnuk mengubah sistem dari i ke f. Kurva ib menggambarkan proses disipasi yang dicapai dengan memakai hambat, dan kurva bf mengambarkan proses kuasi-statik yang dicapai dengan

7

piston tanpa gesekan saja. Seperti sebelumnya , bf dapat dilintasi dalam dua arah, tetapi ib hanya satu saja.

Tentu saja, ada banyak lintasan adiabat yang menghubungkan if seperti icdf. Disini proses cd adalah pemuaian nonkuasi-statik yang dicapai dengan gerak cepat ke luar dari satu atau dua piston; proses df dilaksanakan dengan menjaga supaya kedua piston tidak bergerak dan dengan mendisipasikan energi listrik dalam salah satu atau kedua hambat itu. Lintasan adiabat lain yang mungkin adalah gerak cepat piston keluar, sehingga menimbukan pemuaian nonkuasi-statik , serta yang diikuti disipasi isovolum dari energi listrik eb, diikuti dengan pemampatan kuasi-statik bf. Walaupun pengukuran yagn diteliti dari kerja adiabatik sepanjang lintasan yang berbeda antara kedua keadaan yagn sama belum pernah dilakukan, percobaan tidak langsung menunjukkan bahwa kerja adiabatnya sama sepanjang semua lintasan seperti itu, perampatan hasil dikenal sebagai hukum pertama pertama termodinamika;Jika suatu sistem diubah dari keadaan mula ke keadaan akhir hanya secara adiabat, maka kerja dilakukan sama besar untuk semua lintasan adiabat yang menghubungkan kedua keadaan ini.

Bilamana suatu kuantitas tenyata hanya tergantung pada keadaan mula dan akhir saja, dan tidak tergantung pada lintasan yang menghubungkannya, maka kesimpulan penting dapat ditarik. Mungkin dapat diingat dalam mekanika bahwa untuk memindahkan benda dari suatu titik dalam medan gravitasi ke titik lainnya , tanpa gesekan, maka kerja yang dilakukan hanya bergantung pada kedudukan titik dan titik pada lintasan yagn dilalui oleh benda itu. Dari sini dapat disimpulkan bahwa terdapat fungsi koordinat ruang dari benda, yang bila harga akhirnya dikurangi dengan harga mula sama dengan kerja yang dilakukan. Funsi ini disebut fungsi energi –potensial. Demikian juga, kerja yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dari suatu titik dalam medan listrik ke titik lain juga tak bergantung pada lintasan, sehingga juga bisa diungkapkan sebagai harga suatu fungsi ( fungsi potensial - listrik) pada keadaan akhir dikurangi harga fungsi pada keadaan mula. Jadi dari hukum pertama termodinamik dapat diketahui terdapat suatu fungsi koordinat dari suatu sistem termodinamik yang harganya pada keadaan awal sama dengan kerja adiabat untuk pergi dari satu keadaan ke keadaan lainnya. Fungsi ini dikenal sebagai fungsi energi – internal

Fungsi energi-internal ini diberi lambang U sehingga W i → f adiabat = U f - U i

Dengan tanda sedemikian sehingga jika kerja positif dilakukan pada sistem , mka energinya bertambah.

8

2.3 PROSES ADIABAT KUASI-STATIKBila gas ideal megalami proses adiabat kuasi-statik, maka teakanan, volum

dan temperatur berubah dengan cara yang diberikan oleh hubungan antara P dan V ,θ dan V , atau P dan θ. Supaya bisa menurunkan hubungan antara P dan V , kita mulai dengan persamaan berikut

dQ = C v dθ + P dVdQ = C p dθ - P dV

dan karena dalam proses adiabat dQ = 0 maka

V dP = C p dθP dV = - C v dθ

danDengan membagi persamaan pertama dengan kedua kita dapatkan

dPP = -

Cp

C v

dVV

Dan dengan menyatakan nisbah kapasitasss kalor dengan lambang γ maka dPP = -γ dV

VPersamaan ini tidak dapat diintegrasikan sebelum menggetahui kelakuan γ. ᵞ γ tetap , untuk gas ekaatommik sedangkan untuk gas dwiatomik dan poliatomik, γ dapat berubah menurut temperatur. Namun diperlukan perubahan temperatur yang sangat besar menimbulkan perubahan γ yang cukup berpengaruh . misalanya, dalam hal karbon monoksida, penaikan temperatur dari 0 hingga 2000oC menimbulkan penurunan γ dari 1,4 menjadi 1,3. Sebagian besar proses adiabat yang menyangkut perubahan temperatur yang tidak begitu besar, bisa mengabaiakan perubahan kecil dalam γ. Jadi, dengan menganggap γ tetap, kemudian melakukan integrasi, didapatkan

ln P = - γ ln V + ln tetapAtau

PVᵞ = tetap (2.3.1)Persamaan ini berlaku untuk semua keadaan setimbang yang dilalui oleh gas selama proses adiabat kuasi-statik. Penting bagi kita untuk mengerti bahwa pemuaian bebas merupakan proses adiabat, tetapi tidak kuasi-statik.jadi,kita akan keliru jika memakai persamaan (2.3.1) untuk keadaan yang dilewati oleh gas ideal selama pemuaian bebas.Suatu rumpun kurva yang menggambarkan proses adiabat kuasi-statik dapat dirajah pada diagram PV dengan memilih harga tetapan yang berbeda-beda dalam persamaan (2.3.1). Kemiringan kurva adiabatik manapun aialah

( ∂ P∂ V )S = - tetapan V--1

9

= - PV ,

Dengan tikalas S menandai proses adiabat.Proses isoterm kuasi – statik ditunjukkan oleh rumpun hiperbola ekuilateral yang diperoleh dengan memberikan harga yang berbeda –beda dengan persamaan PV=nR.Karena,

( ∂ P∂ V ) =- P

VMaka kurva adiabatik mempunyai kemiringan negativ yang lebih curam dari pada kurva isotermal pada titik yang sama. Kurva isotermal dan kurva adiabatik gas ideal dapat diperlihatkan dengan jelas pada permukaan P,v, dan dirajah sepanjang sumbu cartesis, permukaan yang dihasilkan diperlihatkan, dalam gambar dibawah disini dapat terlihat bahwa kurva adiabatik memotong kurva isotermal.

10

BAB IIIKESIMPULAN

1. Dalam fisika, proses adiabatik adalah sistem yang tidak melakukan pertukaran panas dengan lingkungannya. Ini berarti ketika sistem melakukan usaha – apakah gerakan atau kerja mekanik – itu idealnya tidak menjadikan lingkungan sekitarnya hangat atau dingin.

2. Untuk sistem yang melibatkan gas, proses adiabatik biasanya membutuhkan perubahan tekanan untuk menggeser suhu tanpa mempengaruhi lingkungan sekitarnya. Dalam atmosfer bumi, massa udara akan menjalani ekspansi adiabatik dan mendingin, atau mereka akan mengalami kompresi adiabatik, dan memanas. Insinyur telah merancang berbagai mesin dengan proses yang setidaknya sebagian adiabatik.

3. Proses Kuasistatik, yaitu proses yang berlangsung sangat lambat, sehingga perubahan koordinat termodinamiknya dari waktu ke waktu kecil sekali. Setiap saat sistem hampir-hampir dalam keadaan setimbang termodinamik, sehingga selama proses kuasistatik dianggap sistem berada dalam keseimbangan. Dalam kenyataan proses kuasistatik sebenarnya tidak ada, dan ini merupakan suatu proses ideal yang dimaksudkan untuk mempermudah pembahasan.

11