Kerja Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

Bab 12 Gas dan Termodinamika 977 Kerja yang dilakukan gas untuk memindahkan piston adalah x PA x F W      12.34 Tetapi, V x A    , yaitu perubahan volum gas. Dengan demikian, kerja yang dilalukan gas adalah V P W    12.35 Perjanjian. Dalam termodinamika, kita definisikan kerja sebagai kerja yang dilakukan lingkungan pada sistem. Persamaan 12.35 mengungkapkan kerja yang dilakukan gas sistem pada lingkungan. Kerja yang dilakukan lingkungan pada sistem adalah negatif dari nilai tersebut. Jadi, kerja selama proses didefinisikan sebagai V P W     12.36 P [Pa] V [m 3 ]  P A ,V 1  P B ,V B - W Gambar 12.17 Kerja selama proses dari keadaan A ke B sama dengan negatif luas daerah di bawah kurva. Kerja total selama satu proses. Untuk menentukan kerja selama Bab 12 Gas dan Termodinamika 978 satu proses, kita dibantu oleh diagram P-V. Kerja ketika gas mengalami proses dari keradaan A ke keadaan B, W AB , sama dengan negatif luas daerah di bawah kurva antara A dan B Gambar 12.17. Untuk kurva yang sembarang Gambar 12.18, luas daerah di bawah kurva dihitung dengan integral. Jadi kerja yang dilakukan lingkungan untuk mengubah sistem gas dari keadaan A ke keadaan B adalah    B A V V AB dV P W 12.37 P [Pa] V [m 3 ]  P B ,V B - W  P A ,V 1 Gambar 12.18 Kerja yang dilakukan sama dengan negatif luas daerah di bawah kurva. Jika lintasan proses sembarang maka kerja dihitung dengan metode integral. Contoh 12.6 Sebanyak 1,5 mol gas dalam wadah mengalami pemuaian isobaric pada tekanan 2  10 5 Pa. Suhu awal gas adalah 300 K dan suku akhirnya 600 K. Berapakah usaha selama proses? Jawab Gambar 12.19 adalah ilustrasi kerja yang diungkapkan dalam soal. Bab 12 Gas dan Termodinamika 979 P [Pa] V [m 3 ] - W   2  10 5 V 1 V 1 Gambar 12.19 Gambar untuk contoh 12.6. Luas daerah di bawah kurva adalah 1 2 V V P  . Dengan demikian, kerja selama proses adalah 1 2 V V P W    Kita tentukan dulu V 1 dan V 2 . Pada suhu T 1 = 300 K 5 1 1 10 2 300 315 , 8 5 , 1      P nRT V = 0,019 m 3 Pada suhu T 2 = 600 K 5 2 2 10 2 600 315 , 8 5 , 1      P nRT V Bab 12 Gas dan Termodinamika 980 = 0,037 m 3 Kerja selama proses 019 , 037 , 10 2 5 1 2         V V P W = - 3 600 J

12.17 Hukum I Termodinamika

Selama gas mengalami suatu proses maka ada beberapa peristiwa yang dapat terjadi, seperti:  Energi dalam yang dimiliki gas berubah  Muncul kerja yang dilakukan oleh gas atau yang dilakukan oleh lingkungan  Ada pertukaran kalor antara gas dan lingkungan Peristiwa di atas semuanya berpengaruh pada jumlah energi yang dimiliki gas. Hukum I termodinamika merupakan hukum kekekalan energi yang diterapkan pada sistem termodinamika.  Misalkan energi dalam awal gas U 1 dan energi dalam akhir U 2 . Maka perubahan energi dalam adalah 1 2 U U U    12.38  Misalkan pada gas dilakukan kerja oleh lingkungan sebesar W.  Misalkan juga terjadi aliran masuk kalor ke dalam gas sebesar Q Bab 12 Gas dan Termodinamika 981 Pertambahan energi dalam gas hanya tejadi karena adanya kerja yang dilakukan lingkungan pada gas dan adanya aliran masuk kalor ke dalam gas. Secara matematika, pernyataan di atas dapat diungkapkan oleh persamaan Q W U    12.39 Persamaan 12.39 merupakan ungkapah hukum I termodinamika. Hukum I Thermodinamika dapat diilustrasikan pada Gambar 12.20 U Mendapat kerja W U 1 = U + W Melakukan kerja W U 2 = U - W Gambar 12.20 Ilustrasi hukum I termodinamika.