Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
215
Pada proses isotermik gas ideal berlaku: ΔU = 0
ΔQ = ΔW
W =
n RT ln
§ ·
¨ ¸
© ¹
V V
2 1
W =
P . ΔV = n RT
Apabila gas ideal mengalami proses perubahan dari P
1
, V
1
menjadi P
2
, V
2
dengan P
1
V
1
= P
2
V
2
maka berlaku: ΔQ = ΔW = P
1
V
1
ln
§ ·
¨ ¸
© ¹
V V
2 1
= 2,30 P
1
V
1
log
§ ·
¨ ¸
© ¹
V V
2 1
. . . 9.29 ln dan log adalah logaritma dengan bilangan dasar e dan 10.
d. Proses Adiabatik
Pada proses adiabatik berlaku: ΔQ = 0
0 = ΔU + ΔW
ΔU = -ΔW . . . 9.30
Jika sistem melakukan usaha, energi dalamnya akan turun. Namun, jika usaha dilakukan pada sistem maka energi dalamnya
akan naik. Ketika gas ideal mengalami proses adiabatik maka P
1
, V
1
, T
1
berubah menjadi P
2
, V
2
, T
2
. Oleh karena itu berlaku:
J J
1 1 2 1
= PV
P V
dan
J J
T V T V
1 1
1 1 2 2
=
dengan γ =
p v
c c
. Untuk memantapkan pemahamanmu terhadap materi di atas,
kerjakan latihan berikut ini
Kerja Kelompok
Kerjakan bersama kelompokmu 1.
Satu liter air bermassa 1 kg mendidih pada suhu 100 °C dengan tekanan 1,013 × 10
5
Nm
2
. Selanjutnya, air diubah menjadi uap pada suhu 100 °C dan tekanan 1,013 × 10
5
Nm
2
. Pada keadaan ini volume uap air adalah 1,674 liter. Carilah usaha luar yang
dilakukan dan hitung penambahan energi dalamnya Panas penguapan air adalah 2,26 . 10
6
Jkg. 2.
Satu mol karbon monoksida dipanaskan dari 15 °C menjadi 16 °C pada tekanan tetap. Jika massa molekul karbon monoksida adalah
28,01 grammol, c
p
= 1,038 × 10
3
Jkg.K, dan γ = 1,4, tentukanlah:
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
216
a. penambahan energi dalam,
b. usaha luar yang dilakukan
3. Gas nitrogen bermassa 5 kg dinaikkan suhunya dari 10 °C menjadi
130 °C pada volume tetap. Jika c
v
= 7,41 × 10
2
Jkg.K dan c
p
= 1,04 × 10
3
Jkg.K, hitunglah: a.
usaha luar yang dilakukan, b.
penambahan energi dalam, c.
panas yang ditambahkan 4.
Perbandingan kompresi sebuah mesin diesel
V V
1 2
kurang lebih sebesar 156. Jika pada permulaan gerak pemampatan silinder-
nya berisi udara sebanyak 2 mol pada tekanan 15 Nm
2
dan suhu 247 °C, hitunglah tekanan dan suhu pada akhir gerak
5. Suatu volume gas nitrogen sebesar 22,4 liter pada tekanan
10
5
Nm
2
dan suhu 0 °C dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi
1 10
volume awal. Carilah: a.
tekanan akhirnya, b.
suhu akhirnya, c.
usaha yang dilakukan Diketahui pula bahwa
Mr = 28 grammol, γ = 1,4, dan c
v
= 741 Jkg.K.
Gambar 9.9 Usaha dalam suatu siklus
P P
1
P
2
V
1
V V
2
P
2
, V
1
P
2
, V
2
P
1
, V
1
B. Siklus Termodinamika dan Hukum II Termodinamika
Proses-proses yang terjadi dalam Termodinamika dapat digabungkan menjadi suatu siklus tertentu. Siklus ini akan menghasilkan usaha yang
lebih besar dibandingkan usaha yang dihasilkan oleh masing-masing proses Termodinamika. Berikut ini akan kita bahas lebih jauh tentang
siklus Termodinamika, pelajarilah dengan saksama
1. Siklus Termodinamika
Suatu mesin yang dapat mengubah seluruh kalor yang diserapnya menjadi usaha secara terus-
menerus belum pernah ada. Mesin yang ada hanya mampu mengubah kalor menjadi usaha melalui satu
tahap saja, misalnya proses isotermik.
Agar suatu sistem dapat bekerja terus-menerus dan mampu mengubah kalor menjadi usaha maka
harus ditempuh cara-cara tertentu. Perhatikan gambar 9.9 di samping
a. P
1
, V
1
gas mengalami proses isotermik sampai P
2
, V
2
.
