KALOR : HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA Bentuk diferensial hukum pertama termodinamika KAPASITAS KALOR DAN PENGUKURANNYA

19

BAB IV. KALOR DAN HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

4.1. KALOR :

Definisi kalor ialah : berpindahnya „sesuatu“ dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah, dan “sesuatu” ini disebut kalor.

4.2. HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

Definisi : Bila suatu sistem yang lingkungannya bersuhu berbeda dan kerja dapat dilakukan padanya, mengalami suatu proses, maka energi yang dipindahkan dengan cara non mekanis yang sama dengan perbedaan antara perubahan energi internal U dan kerja W yang dilakukan, disebut kalor Q. Persamaan Hukum Pertama Termodinamika : Q = U +W 4.1

4.3. Bentuk diferensial hukum pertama termodinamika

dQ = dU +dW 4.2 Untuk proses kuasi statik infinitesimal darsi sistem hidrostatik, hukum pertama menjadi: dU = dQ - P dV 4.3 U merupakan fungsi dari dua antara tiga koordinat termodinamika P, V, θ P merupakan fungsi dari V, θ Tabel 4.1. Kerja dalam sistem sederhana Sistem sederhana Kerja J Hukum pertama termodinamika U fungsi dari dua antara Sistem hidrostatik P dV dU = dQ - P dV P, V, θ Kawat teregang F dL dU = dQ - F dL F, L, θ Selaput permukaan γ dA dU = dQ - γ dA γ, A, θ Sel listrik terbalikkan ε dZ dU = dQ - ε dZ ε, Z, θ Lempengan dielektrik E dΠ dU = dQ - E dΠ E, Π, θ Batang paramagnetik μ H dM dU = dQ - μ H dM H, M, θ 20 Bentuk diferensial Pfaff : Untuk mengatasi sistem yang lebih rumit, dengan cara mengganti dW dalam hukum termodinamika dengan dua atau lebih ungkapan. Misalnya, Dalam kasus sistem gabungan yang terdiri dari dua bagian hidrostatik yang dipisahkan oleh dinding diatermik, dirumuskan : dQ = dU + PdV + P’dV’ 4.4 sedangkan untuk kasus gas paramagnetik : dQ = dU + PdV + μ H dM 4.5

4.4. KAPASITAS KALOR DAN PENGUKURANNYA

Kapasitas kalor rata-rata = 1 2        Q Q awal akhir 4.6 Ketika keduanya, Q dan θ 2 – θ 1 mengecil, maka Harga kapasitas kalor sesaat C :      d dQ Q C l     2 1 2 lim 4.7 Kapasitas kalor molar dirumuskan :  d dQ n n C c 1   4.8 Kapasitas kalor pada tekanan tetap dirumuskan : P P d dQ C         4.9 Umumnya C P merupakan fungsi P, θ. Kapasitas kalor pada volume tetap dirumuskan : V V d dQ C         4.10 Umumnya C V merupakan fungsi V, θ. Setiap kapasitas kalor merupakan fungsi dari dua peubah. Namun dalam selang kecil variasi koordinat, kapasitas kalor dapat dianggap praktis tetap. 21 Tabel 4.2. Kapasitas kalor dalam sistem sederhana Sistem sederhana Kapasitas kalor Lambang Sistem hidrostatik Pada tekanan tetap Pada volume tetap C P C V Kawat teregang Pada gaya tegang tetap Pada panjang tetap C F C L Selaput permukaan Pada tegangan permukaan tetap Pada luas tetap C γ C A Sel listrik terbalikkan Pada elektromontasi tetap Pada muatan tetap C ε C Z Lempengan dielektrik Pada medan listrik tetap Pada polarisasi tetap C E C Π Batang paramagnetik Pada medan magnetik tetap Pada magnetisasi tetap C H C M Pengukuran kapasitas kalor zat padat, cair dan gas merupakan salah satu proyek percobaan fisika modern yang paling penting, karena harga numerik kapasitas kalor memberikan sarana paling langsung untuk membuktikan perhitungan fisikawan teoritis dan menentukan kesahihan pengandaian beberapa teori modern.

4.5. PERSAMAAN UNTUK SISTEM HIDROSTATIK