Persamaan untuk Gas Nyata

Bab 12 Gas dan Termodinamika 968 v V V   an V   12.30 dan persamaan gas ideal mengalami modifikasi menjadi na V nRT P   12.31 Hipotesis gas ideal menyatakan bahwa tidak ada tarikan antar molekul-molekul gas. Namun, untuk gas nyata, tarikan tersebut ada. Tarikan antar molekul gas menyebabkan molekul yang akan menumbuk dinding wadah mendapat tarikan ke dalam oleh molekul-molekul lain sehingga kekuatan tumbukan pada dinding berkurang. Akibatnya, tekanan yang dihasilkan oleh tumbukan molekul pada dinding berkurang. Dengan demikian, tekanan yang ada di persamaan 12.6 harus dilakukan koreksi. Tekanan tersebut terlalu besar. Van der Walls menunjukkan bahwa besarnya koreksi tekanan berbanding terbalik dengan kuadrat volum total gas, atau 2 2 V bn P   12.32 Maka modifiksi kedua dari persamaan gas ideal menjadi 2 2 V bn na V nRT P    atau nRT na V V bn P          2 2 12.33 Bab 12 Gas dan Termodinamika 969 Persamaan 12.33 dikenal dengan persamaan van der Walls. Persamaan tersebut dapat menjelaskan dengan baik fenomena perubahan fasa gas, seperti peristiwa pencairan gas.

12.11 Hukum ke Nol Termodinamika

Selanjutnya kita akan bahas tentang termodinamika, yaitu ilmu yang menghubungkan panas dengan mekanika. Topik utama yang akan kita bahas adalah pemanfaatan energi yang dihasilkan akibat adanya proses dalam gas untuk menghasilkan kerja. Kita mulai dengan definisi keseimbangan panas. Dua benda berada dalam keseimbangan panas jika tidak ada pertukaran kalor antara dua benda tersebut saat keduanya disentuhkan. Kondisi ini hanya dapat dicapai jika suhu kedua benda sama. Sebab perpindahan kalor terjadi karena adanya perbedaan suhu. Berkaitan dengan keseimbangan panas, kita memiliki hukum ke nol termodinamika. Hukum ini menyatakan: Jika benda A berada dalam keseimbagan panas dengan benda B dan Benda B berada dalam keseimbangan panas dengan benda C maka Benda A berada dalam keseimbangan panas dengan benda C Pernyataan ini diilustrasikan dalam Gambar 12.10. Contohnya, kita memiliki tiga wadah yang terbuat dari logam: wadah A bersisi air, wadah B berisi minyak, dan wadah C berisi gliserin. Misalkan wadah berisi air dan minyak disentuhkan dan tidak diamati adanya perubahan suhu pada keduanya maka air dan minyak maka kita katakan berada dalam keseimbangan panas. Setelah disentuhkan dengan air, misalkan wadah berisi minyak disentuhkan dengan wadah berisi gliserin, dan juga tidak diamati adanya perubahan suhu keduanya, maka minyak dan gliserin juga berada dalam keseimbangan panas. Maka wadah berisi air dan wadah berisi gliserin tidak akan mengalami perubahan suhu ketika disentuhkan. Dengan kata lain, keduanya juga berada dalam keseimbangan panas. Bab 12 Gas dan Termodinamika 970 A A B B C C Setimbang termal Setimbang termal Setimbang termal Gambar 12.10 Ilustrasi hokum ke-0 termodinamika. Jika benda A setimbang termal dengan benda B dan benda B setimbang termal dengan benda C maka benda A setimbang termal dengan benda C. Hukum ke-0 termodinamikan merupakan landasan bagi pembuatan alat ukur suhu. Ketika termometer diberi skala maka sebenarnya termometer tersebut dibuat dalam kesetimbangan termal dengan benda yang telah diketahui suhunya benda referensi. Termometer yang telah memiliki skala digunakan untuk mengukur suhu benda-benda lain. Saat termometer berada dalam keseimbangan termal dengan benda yang sedang diukur maka benda yang sedang diukur tersebut berada dalam kesetimbangan termal dengan penda yang digunakan saat memberi skala pada termometer. Jadi, suhu benda yang diukur disimpulkan sama dengan suhu benda standar yang digunakan untuk memberi skala pada termometer.

12.12 Sistem dan Lingkungan

Dalam membahas termodinamika, alam semesta dibagi atas dua bagian, yaitu sistem dan lingkungan. Sistem adalah bagian yang sedang kita kajiselidiki sedangkan lingkungan adalah semua bagian alam di luar sistem. Ketika kita bahas proses pemuaian gas dalam silinder maka: sistem adalah gas dalam silinder dan lingkungan adalah silinder beserta semua bagian alam di sekelilingnya. Ketika kita membahas pemuaian gas dalam silinder dan proses penyerapan dan pelepasan panas oleh silinder,