4.5.1. Laju kerja yang dilakukan oleh CV
57
Laju kerja yang dilakukan oleh CV diklasifikasikan menjadi 4 sbb.:
Laju Kerja Poros adalah laju kerja yang dipindahkan oleh
poros menembus control surface CS
Bila gaya bekerja menyebabkan perpindahan sejauh , maka kerja yang
dilakukan diberikan sbb.:
sehingga laju kerja yang dihasilkan:
1. Kerja Poros
s
W
s
W
2. Kerja akibat Tegangan Normal pada CS
n ormal
W
F
F
F
s d
s d
F W
V F
t s
d F
lim t
W lim
W
t t
other shear
normal shaft
W W
W W
W
4.5.1. Laju kerja yang dilakukan oleh CV
58
Laju kerja pada element dari CS oleh tegangan normal :
maka total laju kerja akibat :
Gaya geser yang bekerja pada elemen dari CS diberikan:
dimana
adalah tengan geser yang bekerja pada bidang
Laju kerja pada keseluruhan CS akibat tegangan geser:
F
A d
V A
d V
F d
W d
nn normal
nn
3. Kerja akibat Tegangan Geser pada CS
shear
W A
d
dA F
d
A d
nn
cs cs
shear
dA V
V dA
W
cs nn
cs nn
normal
A d
V V
A d
W
4.5.1. Laju kerja yang dilakukan oleh CV
59
Laju kerja akibat tegangan geser dapat diuraikan dalam 3 term:
sehingga:
Bila CS maka
a = 90
o
dan
F
ports A
surface solid
A shafts
A shear
dA V
dA V
dA V
W
ports A
shear
dA V
W
V
90 Cos
V V
o
shear
W
a
V
W dalam
dihitung sudah
dianggap dA
V
shaft shafts
A
dinding di
V dA
V
surface solid
A
ports A
ports A
dA Cos
V dA
V
a
4.5.1. Laju kerja yang dilakukan oleh CV
60
Kerja lain meliputi: energi listrik, energi
elektromagnetik, dll. Sehingga secara keseluruhan laju kerja
dapat ditulis sbb.:
F
4. Kerja lain-lain
other shear
cs nn
shaft
W W
A d
V W
W
oth e r
W
4.5.2. Persamaan Control Volume
61
Dengan menguraikan maka Hk Termodinamika I dalam formulasi CV menjadi:
atau
karena
dimana
= specific volume,
maka: sehingga:
Dalam dunia teknik u aliran secara umum
dimana p
= tekanan termodinamika
maka:
atau
F
v c
cs other
shear cs
nn shaft
A d
V e
v d
e t
W W
A d
V W
Q
cs nn
v c
cs other
shear shaft
A d
V A
d V
e v
d e
t W
W W
Q
W
1 atau
1
cs cs
nn nn
A d
V A
d V
v c
cs nn
other shear
shaft
A d
V e
v d
e t
W W
W Q
v c
cs other
shear shaft
A d
V p
e v
d e
t W
W W
Q
v c
cs other
shear shaft
A d
V z
g V
p u
v d
e t
W W
W Q
2
2
p
nn
gz 2
V u
e :
untuk
2
4.6. Hukum Termodinamika-II
62
Hukum Termodinamika-II dinyatakan sbb.:
dimana total entropy S dari sistem diberikan sbb.:
Persamaan Transportasi Reynolds:
dimana
maka
Q T
1 dt
dS
sistem
sistem m
sistem v
sistem
v d
s dm
s entropy
total S
cs sistem
A d
V t
dt dN
h h
v c
v d
N = S
s m
S m
N
h
Q T
1 dt
dS dt
dN
sistem sistem
cs sistem
A d
V s
s t
dt dS
v c
v d
4.6. Hukum Termodinamika-II
63
Karena pada saat t
o
sistem CV berimpit, maka:
Sehingga Hk Termodinamika II dalam formulasi CV menjadi:
Note: Dalam persamaan diatas, menyatakan
heat flux per satuan luas dalam CV yang melintasi elemen dA.
Untuk menghitung maka heat flux dan temperatur lokal
T
, keduanya harus diketahui untuk setiap luas elemen dari CS.
dA A
Q T
1 Q
T 1
Q T
1
cs v
c sistem
dA A
Q T
1 A
d V
s s
t dt
dS
cs cs
si ste m
v c
v d
A Q
dA A
Q T
1
cs
A Q