1

PENDAHULUAN

2

PENDAHULUAN

• Apa yang dipelajari dalam thermodinamika• Beberapa definisi dlm thermodinamik:

System, property, state and process • Satuan, tekanan dan temperature

3

Apa yang dipelajari thermodinamika?

• Thermo – dynamics panas – daya (kerja)• Perpindahan antara energi panas dan energi

gerak

• Yang dipelajari– Fisika : sifat materi (hubungan antara sifat-sifatnya)– Teknik (Engineering): sistem dan interaksinya dengan

lingkungan

4

Definisi I : System

• subject yang analysis– Segala sesuatu yang ingin di pelajari sifat-

sifatnya (properties)– komposisi, bentuk, volume dapat berubah

• Lingkungan– Segala sesuatu diluar sistem– Dapat berhubungan dengan sistem

• Batas sistem– Batas antara system dengan lingkungannya– Dapat diam atau bergerak

5

Sistem Yang Akan Dipelajari Ada Dua Jenis

• Sistem tertutup (Control massa)– Selalu mengandung materi yang sama.

Sehingga tidak dimungkinkan terjadi perpindahan massa melalui batas sistem.

• system terbuka (Control volume)– Suatu daerah dengan batas sistem, massa

dapat melintasi batas sistem

6

Definisi II: property, state, dan proses• Sifat (Property)

– Karakteristik makroskopik dari sistem– Massa, volume, energy, tekanan, temperature…apa lagi?– Tidak tergantung pada asal sistem

• Keadaan (State)– Kondisi sistem yang digambarkan oleh sifat-sifatnya– Ditentukan oleh sifatnya(properties)– Jika sudah tidak ada sifat yang berubah maka keadaan itu disebut

dalam keadaan Keseimbangan (Equilibrium) thermodinamik– Syaratnya Mechanical, thermal, fase and kimia dalam keadaan

seimbang (equilibrium)

• Proses– Jika beberapa sifat (property) berubah, sistem akan mengalami suatu proses

dan keadaanya akan berubah– system mungkin saja berinteraksi dengan lingkungannya

7

Proses• Perubahan keadaan (state) sistem dari satu

keadaan seimbang ke keadaan seimbang yang lain.

P

V

1P

V

1P

V

1P

V

1

2

8

Sifat (Properties) pada titik akhir tidak tergantung pada proses

P

V

1

2

Path 1

P

V

1

2

Path 1

Path 2P

V

1

2

Path 1

Path 2

P ath 3

1

2

9

Definitions III• Siklus thermodinamika

– Serangkaian proses yang diawali dan diakhiri pada keadaan(state) yang sama

– Semua sifat memiliki sifat yang sama pada saat awal dan akhir siklus

• Tunak (Steady state)– Suatu sistem yang berada pada satu keadaan (state) dan sifat–

sifatnya tidak berubah dengan bertambahnya waktu

10

DIMENSI DAN SATUAN:massa, panjang, waktu dan gaya

• Dua kelompok dimensi utama– (1) massa, panjang dan waktu– (2) gaya, massa dan waktu

• satuan– dimensi SI English conversion massa kg lb 1 lb=0.45359237 kg panjang m ft 1 ft = 0.3048m waktu s s gaya N lbf 1 lbf =4.4482 N ( 1N=1 kg· m/s2 ) (1 lbf =32.1740 lb· ft/s2 )

11

Multiples dan Prefixes

• 1012

• 109

• 106

• 103

• 10-3

• 10-6

• 10-9

• 10-12

tera (T)giga (G)mega (M)kilo (k)milli (m)micro ()nano (n)pico (p)

12

Latihan

pertanyaan(a) 9.8 x 105 m(b) 9.56 x 1010 J(c) 0.000056 s(d) 1,984,000 m3

(e) 35.6 x 10-4 g(f) 92.4 x 107 N

jawaban(a) 980 km(b) 95.6 GJ(c) 56 s(d) 1.984 Mm3

(e) 3.56 mg(f) 924 MN

13

Volume jenis (Specific volume)

• Specific volume– Density: massa per satuan volume

– Specific volume: volume per satuan mass

• Unit: m3/kg, ft3/lb

)(lim' Vm

VV

)(lim1' mVv

VV

14

Tekanan • Tekanan: gaya normal per satuan luas

• Satuan : N/m2, pascal (Pa), bar, standard atmosphere (atm), lbf/ft2, lbf/in2

,

• 1 Pa = 1N/m2 ;1bar=105N/m2 ;1atm =1.013×105 N/m2 = 14.696 lbf/in2

• Gage pressure (vacuum pressure)– p(gage) = p(absolute) - patm(absolute)

)(lim' AFP normal

AA

15

Pengukuran Tekanan

• Untuk tekanan di atas tekanan atmosfir

• Untuk tekanan di bawah tekanan atmosfir

P1

Patm

P=0Pabsolute

Pgage

P1

Patm

P=0Pabsolute

Pvac P2

• Alat ukur tekanan– Manometer

• Δp=ρgh – Bourdon tube gage

16

Temperatur• ukuran panas/dingin• Definisi ?

– Ketika temperatur berubah, sifat yang lain ikut berubah : hambatan, volume…

– Ketika dua sistem thermal berhubungan, perpindahan panas dari yang bertemperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah

– Ketika temperatur seragam, sistem dalam keadaan keseimbangan thermal

17

Hukum ke nol thermodinamika• Ketika dua benda dalam

keadaan keseimbangan thermal dengan benda ketiga, maka mereka dalam keseimbangan thermal satu dengan yang lain

• Alat ukur temperature– Prinsip pengukuran temperatur

• Mengukur sifat yang berubah saat terjadi perubahan temperatur

– Volume/length: thermometer– Electromotive force (emf):

thermocouple– Radiation: blackbody radiation – Electrical-resistance: thermistor– pressure

150OC150OC150oC

150OC 150oC150oC

18

Boiling point 100 212 373.15 71.67

ºC ºF K R

Triple point @ 0.006 atm, T = 0.01 ºC

Ice point 0.00 32.00 273.15 491.67

Absolute Zero -273.15 -459.67 0 0

Skala temperatur

19

Skala Kelvin

• Skala temperatur Thermodinamik– Tidak tergantung pada sifat keadaan zat– Skala Kelvin

• Skala yang lain – Celsius T(oC) = T(K) -273.15– Rankine T(oR)=1.8T(K)– Fahrenheit T(oF)=1.8T(oC)+32

T(oF)=T(oR)-459.67

20

Engineering analysis thermodynamics• definisikan system

– Batas sistem– Interaksinya dengan lingkungan

• Keadaan – Tentukan nilai sifat-sifatnya– Hubungan antara sifat-sifat tersebut

• Proses– Temukan proses yang benar– Modelkan proses secara matematik (persamaan)

• Hukum fisika• konstanta, tabel…• Hubungan antara sifat (properties)

• Temukan jawabannya– Interaksi (kerja) dengan lingkungan– Keadaan akhir dari sistem