termo

8Hukum Kedua

HMKK322 Termodinamika 1

PendahuluanSuatu proses tidak mungkin melanggar Hukum Pertama.Tetapi, suatu proses yang mematuhi Hukum Pertama belum tentu terjadi.Secangkir kopi tak menjadi panas ketika udara menjadi dingin, memanaskan kawat tembaga tidak menyebabkan arus listrik mengalir, memanaskan paddle wheel tidak mengakibatkannya berputar.


Pendahuluan (lanjutan)Pada kenyataannya, proses2 berlangsung dalam arah2 tertentu.Proses-proses cenderung tidak dapat dibalik (irreversible).Dua prinsip dari Hukum Kedua, yaitu pernyataan Kelvin-Planck dan pernyataan Clausius, menyatakan irreversibility ini.


Heat EnginesMenerima panas dari source bertemperatur tinggi.Mengubah sebagian panas ini menjadi kerja.Membuang sebagian panas ini ke sink bertemperatur rendah.Bekerja dalam suatu siklus.


Heat Engines (lanjutan)Contoh: steam power plant.


Heat Engines (lanjutan)


Heat Engines (lanjutan)Kelebihan panas harus dibuang. Mengapa?


Pernyataan Kelvin-PlanckMustahil bagi suatu perangkat yang bekerja dalam suatu siklus untuk menerima panas dari suatu reservoir dan mengubah seluruh panas menjadi kerja.Tidak ada heat engine yang memiliki efisiensi thermal 100 persen.


Contoh 8.1Panas yang dipindahkan ke sebuah heat engine adalah 80 MW, sedangkan yang dibuang oleh heat engine itu ke sungai adalah 50 MW. Berapa efisiensi thermal?Jawab: 0,375.


Contoh 8.2Sebuah mesin mobil memiliki daya keluaran 65 hp memiliki efisiensi thermal 24 persen. Tentukan tingkat konsumsi bahan bakar mesin, jika nilai pemanasan (heating value) dari bahan bakarnya adalah 19000 Btu/lbm.Jawab: 36,3 lbm/h.


RefrigeratorsMemindahkan panas dari temperatur rendah ke tinggi.Tujuan: mengeluarkan panas dari tempat yang lebih dingin.Terdiri dari komponen2: compressor, condenser, expansion valve, evaporator.


Refrigerators (lanjutan)Efisiensi dihitung sebagai coefficient of performance (COPR):


Contoh 8.3Ruang penyimpan makanan dari suatu refrigerator dijaga pada 4 C dengan membuang panas pada laju 360 kJ/min. Jika daya masukan yang diperlukan adalah 2 kW, tentukan COP.Jawab: 3.


Heat PumpsMemiliki siklus yang sama dengan refrigerator.Tujuan: menyuplai panas ke tempat yang lebih hangat.


Heat Pumps (lanjutan)Efisiensi dihitung sebagai coefficient of performance (COPHP):


Pernyataan ClausiusMustahil membuat sebuah perangkat yang beroperasi dalam suatu siklus dan tak melakukan apapun kecuali memindahkan panas dari sumber bertemperatur rendah ke tempat yang bertemperatur tinggi.


Proses2 Reversible & IrreversibleProses reversible: proses yang berlangsung sedemikian rupa sehingga baik sistem maupun lingkungannya dapat kembali ke status2 awal mereka.Proses yang demikian tidak ada di alam.Proses yang tidak reversible disebut proses irreversible.


IrreversibilitiesFaktor2 yang menyebabkan proses tak reversible disebut irreversibilities.Termasuk di dalamnya adalah: friction, unrestrained expansion, heat transfer.


Siklus CarnotSiklus Carnot adalah sebuah siklus reversible, yaitu bahwa semua proses yang membentuknya bersifat reversible.Carnot heat engine memiliki 2 proses isothermal, 2 proses adiabatic.


Siklus Carnot (lanjutan)


Prinsip2 CarnotTidak ada irreversible heat engine yang memiliki thermal efficiency lebih besar daripada reversible heat engine jika mereka beroperasi di antara 2 reservoir yang sama.Thermal efficiency dari 2 reversible heat engines yang beroperasi di antara 2 reservoir yang sama adalah sama.


Skala Temperatur TermodinamikSkala ini diturunkan berdasarkan prinsip II Carnot, yaitu bahwa efisiensi sebuah reversible heat engine hanya bergantung pada temperatur2 reservoir, atau

Lord Kelvin mengusulkan

Ini menghasilkan skala temperatur Kelvin, dan temperatur yang diperoleh adalah temperatur absolut.


Skala Temperatur Termodinamik (lanjutan)Pada International Conference on Weights and Measures tahun 1954, temperatur pada triple point dari air ditetapkan sebesar 273,16 C.Selanjutnya, besarnya temperatur Kelvin ditetapkan sebagai 1/273,16 selisih triple point ini terhadap tempteratur nol absolut, sehingga 1 K setara dengan 1C.


Carnot Heat EnginesThermal efficiency dari Carnot heat engines di antara 2 reservoir bertemperatur tinggi TH dan rendah TL adalah

Heat engines lain memiliki


Contoh 8.4Sebuah Carnot heat engine mengambil panas 500 kJ per siklus dari sebuah reservoir 652 C dan membuang panas ke sebuah reservoir 30 C. Hitunglah: a. thermal efficiency mesin ini, b. jumlah panas yang dibuangnya.Jawab:


Carnot Refrigerators & Heat PumpsCarnot refrigerators dan heat pumps di antara 2 reservoir bertemperatur tinggi TH dan rendah TL masing2 memiliki cofficient of performance

Refrigerators lain memiliki


Contoh 8.5Seorang insinyur mengaku menemukan sebuah refrigerator yang bekerja di antara 35 F dan 75 F dan memiliki COP sebesar 13,5. Periksa pengakuan ini.COP terbesar adalah:

COP yang diklaim ternyata lebih besar dari nilai terbesar. Jadi, klaim tersebut tak dapat diterima!


termo

Documents