Termodinamika Teknik Kimia 1 Universitas
MAHATHIR NUR MUHAMMAD
1407119411
TEKNIK KIMIA S1 KELAS A
TUGAS II/TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA I
SOAL:
1. A system absorbs 1500 J of heat from surrounding and does work
done 2200 J . Determine the change of internal energy system,
increases or decreases ?
2. In an internal combustion engine, during the compression stroke the
heat rejected to the cooling water is 50 kJ/kg and the work input is
100 kJ/kg. Calculate the change in internal energy of the working
fluid stating whether it is a gain or loss.
3. Untuk diagram dibawah iniada 3 lintasan yang berbeda untuk
perubahan system dari I ke F. Jelaskan proses-proses yang terjadi
pada perubahan tersebut
4. Suatu siklus 1-2-3-4-1, terjadi melalui beberapa proses. Sebutkan
jenis proses yang terjadi pada setiap lintasan dalam system ini.
5. A cylinder contains 1 kg of a certain fluid at an initial pressure of 20
bar. The fluid is allowed to expand reversibly behind a piston
according to a law pV2= constant until the volume is doubled. The
fluid is then cooled reversibly at constant pressure until the piston
regains its original position ; heat is then supplied reversibly with
the piston firmly locked in position until the pressure rises to the
original value of 20 bar. Calculate the net work done by the fluid, for
an initial volume of 0.05 m3
JAWABAN:
1. Diketahui : Q
= 1500 J
W = 2200 J
Energi dalam sistem? Meningkat atau menurun?
∆ U =Q−W
∆ U =1500 J −(−2200 J )
∆ U =3700 J
2. Diketahui : Q
= 50 kJ/kg
= 50000 J/kg
W
= 100 kJ/kg = 100000 J/kg
Energi dalam yang dilakukan oleh sistem?
∆ U =Q−W
J
J
∆ U =50000 − −100000
kg
kg
J
∆ U =150000
kg
4 J
∆ U =15× 10
kg
(
)
3. Dari grafik berikut dapat dijelaskan perubahan dari I ke F :
Lintasan pertama (I-B-F)
Pada lintasan ini terjadi dua proses, proses yang terjadi pada
lintasan I - B yaitu proses isokhorik, dimana V=konstan (tidak
berubah) dan tekanan diturunkan, sedangkan pada lintasan B - F
terjadi proses penambahan volum tetapi tekanan (P)
konstan/tidak berubah, maka proses ini disebut isobarik
(P=konstan).
Lintasan kedua (I-A-F)
Pada lintasan ini terjadi dua proses, yang pertama pada lintasan I
- A terjadi proses Isobarik, karena tidak ada perubahan tekanan
(P), hanya penambahan volume, sedangkan pada lintasan A – F
terjadi proses Isokhorik, dimana tidak ada perubahan volume
(V=konstan).
Lintasan ketiga (I-F)
Pada lintasan ini hanya terjadi proses isotermik, karena tidak
terjadi perubahan temperature (P.V=konstan)
selama proses
terjadi.
4. Dari grafik di bawah ini dapat dijelaskan :
Lintasan1 ke 2
Pada lintasan ini terjadi proses kompresi adiabatic reversibel,
dimana system dikembalikan ke keadaan awal (semula),
temperature system berubah dari T2 menjadi T1 dan kerja
dikenakan terhadap sistem.
Lintasan 2 ke 3
Pada lintasan ini terjadi proses ekspansi isothermal reversibel,
dimana pada proses ini system menyerap kalor Q1 dari reservoir
bersuhu tinggi T1, sehingga system melakukan kerja.
Lintasan 3 ke 4
Pada lintasan ini terjadi proses Ekspansi adiabatic reversibel,
dimana system berkurang temperaturnya dari T1 menjadi T2 dan
system melakukan kerja.
Lintasan 4 ke 1
Pada lintasan ini terjadi proses Kompresi isothermal
reversibel, dimana system melepaskan kalor Q1 ke reservoir
dingin dengan temperature rendah T2 dan kerja dikenakan
terhadap sistem.
5. Diketahui : m
= 1 kg
P1 = 20 bar = 20 × 105 N/m2
V1 = 0.05 m3
Kerja yang dilakukan fluida?
Dengan mempertimbangkan pada proses yang terjadi dari 1
–2
2
2
P1 V 1 =P2 V 2
V
P2=P1 1
V2
2
( )
( )
V1
P2=20
2V1
2
.............................. (jika V2 = 2V1)
20
4
P2=5 ¯
¿
Kerja yang dilakukan oleh fluida dari titik 1 ke 2 = Area 12
ML1
P2=
v2
W 1−2=∫
v1
Dimana
C
dV
V2
2
6
C=P1 V 1 =20 × 0.05 m̄
0.1
W 1−2=105 ×20 × 0.0025
[ ]
W 1−2=105 ×20 × 0.0025
( 0.051 − 0.11 )=50000 Nm
−1
V
0.05
Kerja yang dilakukan oleh fluida pada titik 2 ke 3 Area 32
ML3
Area 32 ML 3=P2 ( V 2 −V 3 )=105 ×5 × ( 0.1−0.05 ) =25000 Nm
Kerja yang dilakukan selama proses pada titik 3 ke 1 sama
dengan nol, karena piston tidak bergerak.
Kerja sistem oleh fluida adalah
Sistem tertutup 1231 = (50000 – 25000) Nm
= 25000 Nm
1407119411
TEKNIK KIMIA S1 KELAS A
TUGAS II/TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA I
SOAL:
1. A system absorbs 1500 J of heat from surrounding and does work
done 2200 J . Determine the change of internal energy system,
increases or decreases ?
2. In an internal combustion engine, during the compression stroke the
heat rejected to the cooling water is 50 kJ/kg and the work input is
100 kJ/kg. Calculate the change in internal energy of the working
fluid stating whether it is a gain or loss.
3. Untuk diagram dibawah iniada 3 lintasan yang berbeda untuk
perubahan system dari I ke F. Jelaskan proses-proses yang terjadi
pada perubahan tersebut
4. Suatu siklus 1-2-3-4-1, terjadi melalui beberapa proses. Sebutkan
jenis proses yang terjadi pada setiap lintasan dalam system ini.
5. A cylinder contains 1 kg of a certain fluid at an initial pressure of 20
bar. The fluid is allowed to expand reversibly behind a piston
according to a law pV2= constant until the volume is doubled. The
fluid is then cooled reversibly at constant pressure until the piston
regains its original position ; heat is then supplied reversibly with
the piston firmly locked in position until the pressure rises to the
original value of 20 bar. Calculate the net work done by the fluid, for
an initial volume of 0.05 m3
JAWABAN:
1. Diketahui : Q
= 1500 J
W = 2200 J
Energi dalam sistem? Meningkat atau menurun?
∆ U =Q−W
∆ U =1500 J −(−2200 J )
∆ U =3700 J
2. Diketahui : Q
= 50 kJ/kg
= 50000 J/kg
W
= 100 kJ/kg = 100000 J/kg
Energi dalam yang dilakukan oleh sistem?
∆ U =Q−W
J
J
∆ U =50000 − −100000
kg
kg
J
∆ U =150000
kg
4 J
∆ U =15× 10
kg
(
)
3. Dari grafik berikut dapat dijelaskan perubahan dari I ke F :
Lintasan pertama (I-B-F)
Pada lintasan ini terjadi dua proses, proses yang terjadi pada
lintasan I - B yaitu proses isokhorik, dimana V=konstan (tidak
berubah) dan tekanan diturunkan, sedangkan pada lintasan B - F
terjadi proses penambahan volum tetapi tekanan (P)
konstan/tidak berubah, maka proses ini disebut isobarik
(P=konstan).
Lintasan kedua (I-A-F)
Pada lintasan ini terjadi dua proses, yang pertama pada lintasan I
- A terjadi proses Isobarik, karena tidak ada perubahan tekanan
(P), hanya penambahan volume, sedangkan pada lintasan A – F
terjadi proses Isokhorik, dimana tidak ada perubahan volume
(V=konstan).
Lintasan ketiga (I-F)
Pada lintasan ini hanya terjadi proses isotermik, karena tidak
terjadi perubahan temperature (P.V=konstan)
selama proses
terjadi.
4. Dari grafik di bawah ini dapat dijelaskan :
Lintasan1 ke 2
Pada lintasan ini terjadi proses kompresi adiabatic reversibel,
dimana system dikembalikan ke keadaan awal (semula),
temperature system berubah dari T2 menjadi T1 dan kerja
dikenakan terhadap sistem.
Lintasan 2 ke 3
Pada lintasan ini terjadi proses ekspansi isothermal reversibel,
dimana pada proses ini system menyerap kalor Q1 dari reservoir
bersuhu tinggi T1, sehingga system melakukan kerja.
Lintasan 3 ke 4
Pada lintasan ini terjadi proses Ekspansi adiabatic reversibel,
dimana system berkurang temperaturnya dari T1 menjadi T2 dan
system melakukan kerja.
Lintasan 4 ke 1
Pada lintasan ini terjadi proses Kompresi isothermal
reversibel, dimana system melepaskan kalor Q1 ke reservoir
dingin dengan temperature rendah T2 dan kerja dikenakan
terhadap sistem.
5. Diketahui : m
= 1 kg
P1 = 20 bar = 20 × 105 N/m2
V1 = 0.05 m3
Kerja yang dilakukan fluida?
Dengan mempertimbangkan pada proses yang terjadi dari 1
–2
2
2
P1 V 1 =P2 V 2
V
P2=P1 1
V2
2
( )
( )
V1
P2=20
2V1
2
.............................. (jika V2 = 2V1)
20
4
P2=5 ¯
¿
Kerja yang dilakukan oleh fluida dari titik 1 ke 2 = Area 12
ML1
P2=
v2
W 1−2=∫
v1
Dimana
C
dV
V2
2
6
C=P1 V 1 =20 × 0.05 m̄
0.1
W 1−2=105 ×20 × 0.0025
[ ]
W 1−2=105 ×20 × 0.0025
( 0.051 − 0.11 )=50000 Nm
−1
V
0.05
Kerja yang dilakukan oleh fluida pada titik 2 ke 3 Area 32
ML3
Area 32 ML 3=P2 ( V 2 −V 3 )=105 ×5 × ( 0.1−0.05 ) =25000 Nm
Kerja yang dilakukan selama proses pada titik 3 ke 1 sama
dengan nol, karena piston tidak bergerak.
Kerja sistem oleh fluida adalah
Sistem tertutup 1231 = (50000 – 25000) Nm
= 25000 Nm