Termodinamika
135
Q = W + U ........................................8.11
dengan Q = perubahan kalor sistem
W =
usaha sistem
U = perubahan energi dalam Sesuai persamaan 8.11 maka untuk gas ideal mono-
atomik berlaku persamaa n berikut. U =
n R T
atau U =
N k T ..................8.12
CONTOH 8.5
Kedalam sejumlah gas dialirkan kalor sebesar 300 joule. Kemudian gas dikenai kerja 120 joule. Berapak-
ah perubahan energi dalam gas?
Penyelesaian
Q = 300 joule menyerap
W = -120 joule dikenai kerja Perubahan energi dalamnya memenuhi :
Q = W + U
300 = -120 + U
U = 420 joule berarti energi dalamnya naik.
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.
Dari dalam gas diserap kalor sebesar 1205 joule. Se- hingga energi dalamnya turun 1000 joule. Tentukan
usaha yang dilakukan gas.
2. Proses-proses termodinamika
Proses termodinamika adalah perubahan keadaan gas, yaitu tekanan, volume dan suhunya. Perubahan ini
diiringi dengan perubahan kalor, usaha dan energi dalam- nya. Proses-proses yang memiliki sifat-sifat khusus ada
empat contoh seperti berikut.
a. Proses Isobarik
Proses isobarik adalah proses perubahan gas den- gan tahanan tetap. Pada garis P - V proses isobarik dapat
digambarkan seperti pada Gambar 8.5. Usaha proses k
a r
g h
a w
a b
i d
a v
r u
k s
a u
l i
r a
d n
a k
u t
n e
t i
d t
a p
a d
k i
r a
b o
s i
P - V.
Gambar 8.5
Proses Isobarik
p p
A B
V
A
V
B
V
Fisika SMA Kelas XI
136
W = P V
B
- V
A
................................8.13
CONTOH 8.6
Sejumlah gas ideal mengalir proses isobarik pada tekanan 2 atm. Jika volumenya berubah dari 1,5 lt
menjadi 2 lt maka tentukan: a. usaha
gas, b. pembentukan energi dalam,
c. kalor yang diserap gas
Penyelesaian
P = 2 atm = 2.10
5
Pa V
A
= 1,5 lt = 1,5 . 10
-3
m
3
V
B
= 2 lt = 2 . 10
-3
m
3
a. Usaha gas memenuhi: W = P V
B
- V
A
= 2 . 10
5
. 2.10
-3
- 1,5.10
-3
= 100 joule b. Perubahan energi dalam sebesar:
U = n R
T =
n R T
B
- n R T
A
= P
B
V
B
- P
A
V
A
= 2.10
5
. 2.10
-3
- 2.10
5
. 1,5.10
-3
= 100 = 150 joule
c. Kalor yang diserap gas memenuhi: Q = W +
U = 100 + 150 = 250 joule
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.
Gas ideal dalam wadah memiliki tekanan 1,5 atm dan volume 10 lt. Pada saat gas menyerap kalor ternyata
volumenya menjadi 12 lt dan tekanan tetap. Tentukan kalor yang diserap gas tersebut
Termodinamika
137
b. Proses Isotermis
Proses isotermis adalah proses perubahan gas den- gan suhu tetap. Perhatikan gra k pada
Gambar 8.6 . Pada
proses ini berlaku hukum Boyle. P
A
V
A
= P
B
V
B
....................................8.14 Karena suhunya tetap maka pada proses isotermis
ini tidak terjadi perubahan energi dalam U = 0. Sedang usahanya dapat dihitung dari luas daerah di bawah kurva,
besarnya seperti berikut.
W = n R T Pn ................................8.15
Coba kalian buktikan secara matematis.
CONTOH 8.7
1. Gas ideal yang volumenya 1,25 liter dan tekanan 3,2 atm. Jika gas menyerap kalor pada suhu tetap
h a
k a
p a
r e
b a
k a
m m
t a
5 ,
2 i
d a
j n
e m
a y
n n
a n
a k
e t
n a
d volume gas sekarang?
Penyelesaian
P
A
= 3,2 atm , V
B
= 1 , 2 5 liter
P
B
= 2,5 atm , V
B
= ? Pada proses isotermis berlaku:
P
B
V
B
= P
A
V
A
2,5 .
V
B
= 3,2 . 1,25 V
B
= 1,6 liter 2. Tiga mol gas ideal menyerap kalor 225 joule.
Kemudian gas melakukan kerja pada suhu tetap. Berapakah kerja yang dilakukan gas?
Penyelesaian
Suhu tetap = proses isotermis U = 0
Q = 225 joule Berarti usaha gas memenuhi:
Q = W + U
225 = W + 0 W = 225 joule
p
A
V v
B
p
B
p
v
A
Gambar 8.6
Proses Isotermis
Gambar 8.7
Proses Isokhoris
p
B
p
A
V V
A
B p
Fisika SMA Kelas XI
138
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.
10 mol gas helium dapat menyerap kalor dari luas sebesar 1.02 kj untuk mengubah volumenya pada
suhu tetap. Berapakah usaha yang dilakukan gas?
c. Proses Isokhoris
