Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
213
Pada gas diatomik: –
Suhu rendah : c
v
=
3 2
R M
; c
p
=
5 2
R M
– Suhu sedang :
c
v
=
5 2
R M
; c
p
=
5 2
R M
– Suhu tinggi
: c
v
=
7 2
R M
; c
p
=
7 2
R M
b. Proses Isokhorik
Pada proses isokhorik ΔV = 0. Usaha yang
dilakukan oleh lingkungan yang mengalami proses ini adalah
ΔW = P . ΔV = 0 sehingga hukum I Termodinamika menjadi:
ΔQ
v
= ΔU + ΔW
ΔQ
v
= ΔU + 0
ΔQ
v
= ΔU
ΔQ
v
= n c
vm
ΔT atau ΔQ
v
= m c
v
ΔT . . . 9.26 Dari pembahasan energi dalam pada bab 8
diketahui bahwa besar energi dalam adalah sebagai berikut.
ΔU =
3 2
n . R . ΔT gas monoatomik dan gas diatomik
suhu rendah ΔU =
5 2
n . R . ΔT gas diatomik suhu sedang
ΔU =
7 2
n . R . ΔT gas diatomik suhu tinggi
ΔU =
6 2
n . R . ΔT gas poliatomik
Adapun besar usaha yang dilakukan oleh sistem pada proses isokhorik adalah:
ΔW = Q
p
– ΔQ
v
ΔW = n c
pm
– c
vm
ΔT atau ΔW = m c
p
– c
v
ΔT
Gambar 9.8 Diagram hubungan antara tekanan dan volume
P
P
1
P
2
V V
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
214
Analogi dengan proses isobarik, nilai kalor jenis pada volume tetap untuk gas monoatomik adalah:
ΔQ
v
= ΔU
c
v
ΔT =
3 2
n . R . ΔT
c
v
=
3 2
n . R . . . 9.27
Nilai kalor jenis pada tekanan tetap untuk gas monoatomik adalah: ΔQ
p
= ΔQ
v
+ W c
p
ΔT = c
v
ΔT + n . R . ΔT c
p
=
3 2
n . R + n . R c
p
=
5 2
n . R . . . 9.28
Dengan demikian, nilai kalor jenis pada volume tetap dan tekanan tetap untuk gas diatomik adalah:
– Suhu rendah :
c
v
=
3 2
R M
; c
p
=
3 2
R M
c
v
=
5 2
R M
; c
p
=
5 2
R M
– Suhu sedang :
c
v
=
5 2
R M
; c
p
=
5 2
R M
c
v
=
7 2
R M
; c
p
=
7 2
R M
– Suhu tinggi
: c
v
=
7 2
R M
; c
p
=
7 2
R M
c
v
= 9
2
R M
; c
p
= 9
2
R M
c. Proses Isotermik
Pada bab 8 telah disebutkan bahwa untuk gas ideal yang mengalami proses isotermik usaha dalamnya
ΔU = 0. Akan tetapi, hal ini tidak berlaku untuk sistem-sistem lain. Sebagai contoh,
jika es mencair pada 0 °C, ΔU ≠ 0 meskipun proses pencairan
berlangsung pada suhu tetap.
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:
