MAKALAH PENERAPAN ILMU TERMODINAMIKA

Nama :karlina juhaeri Kelas:XI-TKJ

KATA PENGANTARPuji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini.Saya telah menyusun makalah ini dengan sebaik-baiknya dan semaksimal mungkin. Namun tentunya sebagai manusia biasa tidak akan luput dari kesalahan dan kekurangan. Harapan saya, semoga bisa menjadi koreksi di masa mendatang agar lebih baik dari sebelumnya. Tak lupa saya ucapkan terimakasih kepada teman-teman sehingga dapat menyusun dan menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya dan insyaAllah sesuai dengan yang diharapkan. Pada dasarnya makalah ini saya sajikan untuk membahas tentang TERMODINAMIKA. Untuk lebih jelas simak pembahasan dalam makalah ini. Mudah-mudahan makalah ini bisa memberikan pengetahuan yang mendalam tentang termodinamika kepada kita semua.Makalah ini masih banyak memiliki kekurangan. Tak ada gading yang tak retak. Oleh karena itu, saya mengharapkan kritik dan saran dari teman-teman untuk memperbaiki makalah saya selanjutnya. Sebelum dan sesudahnya saya ucapkan terimakasih.

DAFTAR ISI HALAMAN JUDULKATA PENGANTAR 2DAFTAR ISI 3BAB I PENDAHULUAN.... 4 1.1 Latar Belakang.... 4 1.2 Rumusan Masalah... 4 1.3 Tujuan... 4 1.4 Manfaat... 4BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Termodinamika... 5 2.2 Bentuk-Bentuk Energi... 6 2.3 Sistem, Proses & Siklus Termo.. 7 2.4 Hukum Termodinamika .. 8 2.4.2 Termodinamika II... 12BAB III PENUTUPKesimpulan.. 16Saran .. 16DAFTAR PUSTAKA...... 17

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangThermodinamika memainkan peran penting dalam analisis sistem dan piranti yang ada didalamnya terjadi perpindahan formasi energi. Implikasi thermodinamika bercakupan jauh, dan penerapannya membentang ke seluruh kegiatan manusia. Bersamaan dengan sejarah teknologi kita, perkembangan sains telah memperkaya kemampuan kita untuk memanfaatkan energi dan menggunakan energi tersebut untuk kebutuhan masyarakat. Kebanyakan kegiatan kita melibatkan perpindahan energi dan perubahan energi. Thermodinamika merupakan ilmu tentang energi, yang secara spesific membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Seperti telah diketahui bahwa energi didalam alam dapat terwujud dalam berbagai bentuk, selain energi panas dan kerja, yaitu energi kimia, energi listrik, energi nuklir, energi gelombang elektromagnit, energi akibat gaya magnit, dan lain-lain . Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa tehnologi. Selain itu energi di alam semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai prinsip konservasi atau kekekalan energi.

1.2 Rumusan MasalahAdapun masalah yang akan dibahas pada makalah ini yaitu: Apa pengertian dari hukum-hukum Termodinamika? 1.3 TujuanAdapun tujuan penulisan Makalah ini yaitu: Dapat memahami bentuk-bentuk energi thermodinamika Dapat mengetahui hukum-hukum dari Thermodinamika 1.4 ManfaatMakalah ini dapat memberikan beberapa manfaat, diantarnya dapat menambah wawasan dan pengetahuan bagi pembaca.BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Pengertian Dasar ThermodinamikaThermodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesific membahastentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Seperti telah diketahui bahwa energi didalam alam dapat terwujud dalam berbagai bentuk, selain energi panas dan kerja, yaitu energi kimia, energi listrik, energi nuklir, energi gelombang elektromagnit, energi akibat gaya magnit, dan lain-lain . Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa tehnologi. Selain itu energi di alam semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai prinsip konservasi atau kekekalan energi. Prinsip thermodinamika tersebut sebenarnya telah terjadi secara alami dalam kehidupan sehari-hari. Bumi setiap hari menerima energi gelombang elektromagnetik dari matahari, dan di bumi energi tersebut berubah menjadi energi panas, energi angin, gelombang laut, proses pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan banyak proses alam lainnya. Proses didalam diri manusia juga merupakan proses konversi energi yang kompleks, dari input energi kimia dalam makanan menjadi energi gerak berupa segala kegiatan fisik manusia, dan energi yang sangat bernilai yaitu energi pikiran kita. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka prinsip alamiah dalam berbagai proses thermodinamika direkayasa menjadi berbagai bentuk mekanisme untuk membantu manusia dalam menjalankan kegiatannya. Mesin-mesin transportasi darat, laut, maupun udara merupakan contoh yang sangat kita kenal dari mesin konversi energi, yang merubah energi kimia dalam bahan bakar atau sumber. energi lain menjadi energi mekanis dalam bentuk gerak atau perpindahan diatas permukaan bumi, bahkan sampai di luar angkasa. Pabrik-pabrik dapat memproduksi berbagai jenis barang, digerakkan oleh mesin pembangkit energi listrik yang menggunakan prinsip konversi energi panas dan kerja. Untuk kenyamanan hidup, kita memanfaatkan mesin air conditioning, mesin pemanas, dan refrigerators yang menggunakan prinsip dasar thermodinamila. Aplikasi thermodinamika yang begitu luas dimungkinkan karena perkembangan ilmu thermodinamika sejak abad 17 yang dipelopori dengan penemuan mesin uap di Inggris, dan diikuti oleh para ilmuwan thermodinamika seperti Willian Rankine, Rudolph Clausius, dan Lord Kelvin pada abad ke 19. Pengembangan ilmu thermodinamika dimulai dengan pendekatan makroskopik, yaitu sifat thermodinamis didekati dari perilaku umum partikel-partikel zat yang menjadi media pembawa energi, yang disebut pendekatan thermodinamika klasik. Pendekatan tentang sifat thermodinamis suatu zat berdasarkan perilaku kumpulan partikel-partikel disebut pendekatan mikroskopis yang merupakan perkembangan ilmu thermodinamika modern, atau disebut thermodinamika statistik. Pendekatan thermodinamika statistik dimungkinkan karena perkembangan teknologi komputer, yang sangat membantu dalam menganalisis data dalam jumlah yang sangat besar.

2.2 Bentuk-Bentuk EnergiTotal energi (E) suatu sistem merupakan jumlah dari energi thermal, mekanis, kinetis, potensial, elektrik, magnetik, kimia dan nuklir. Di dalam thermodinamika yang dipelajari adalah besarnya perubahan dari satu bentuk energi ke bentuk lainnya, bukan menghitung jumlah anergi dari suatu sistem. Bentuk energi dibagi menjadi dua kelompok: 1. Energi Makroskopik: Berhubungan dengan gerak dan pengaruh luar seperti gravitasi, magnetik, elektrik dan tegangan permukaan.Energi Makroskopik terdiri dari: Energi Kinetik ( KE ): Energi yang disebabkan oleh gerakan relatif terhadap suatu referensi. Adapun besarnya dalam berntuk energi per-satuan masa dengan: * m= satuan masa media pembawa energi * v= satuan kecepatan gerakan masa Energi Potensial ( PE ): Energi yang disebabkan oleh elevasinya dalam medan gravitasi, besarnya adalah:PE= m.g.z

2. Energi Mikroskopik: Berhubungan dengan struktur molekul dan derajat aktivitas molekul. Jumlah total energi mikroskopik disebut energi dalam (internal energy) , dengan simbol U.

Energi Mikroskopik terdiri dari: Energi Sensibel: Berhubungan dengan energi kinetik dan gerakan (translasi, rotasi, vibrasi) molekul sistem. Energi Latent: Berhubungan dengan fasa dari sistem, mencair, menguap dll. Energi Kimia: Berhubungan dengan ikatan atm-atom dalam sistem. Dengan demikian energi total suatu sistem hanya dipengaruhi oleh energi kinetik,energipotensial dan energi dalam.

2.3 SISTEM, PROSES DAN SIKLUS TERMODINAMIKASuatu sistem thermodinamika adalah sustu masa atau daerah yang dipilih, untuk dijadikan obyek analisis. Daerah sekitar sistem tersebut disebut sebagai lingkungan. Batas antara sistem dengan lingkungannya disebut batas sistem (boundary), dalam aplikasinya batas sistem merupakan bagian dari sistem maupun lingkungannya, dandapat tetap atau dapat berubah posisi atau bergerak. Dalam thermodinamika ada dua jenis sistem, yaitu sistem tertutupdan sistem terbuka. Dalam sistem tertutup masa dari sistem yang dianalisistetap dan tidak ada masa keluar dari sistem atau masuk kedalam sistem,tetapi volumenya bisa berubah. Yang dapat-keluar masuk sistem tertutupadalah energi dalam bentuk panas atau kerja. Contoh sistem tertutupadalah suatu balon udara yang dipanaskan, dimana masa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah, dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon. Dalam sistem terbuka, energi dan masa dapat keluar sistem atau masuk kedalam sistem melewati batas sistem. Sebagian besar mesin-mesin konversi energi adalah sistem terbuka. Sistem mesin motor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem. melalui knalpot. Turbin gas, turbin uap, pesawat jet dan lain-lain adalah merupakan sistem thermodinamika terbuka, karena secara simultan ada energi dan masa keluar-masuk sistem tersebut. Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property dari sistem, seperti tekanan P, temperatur T, volume V, masa m, viskositas, konduksi panas, dan lain-lain. Selain itu ada juga property yang disefinisikan dari property yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis, dan lain-lain. Suatu sistem dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis property sistem tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai property yang tetap. Apabila property nya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbnag (equilibrium). Perubahan sistem thermodinamika dari keadaan seimbang satu menjadi keadaan seimbang lain disebut proses, dan rangkaian keadaan diantara keadaan awal dan akhir disebut lintasan proses. Suatu sistem disebut menjalani suatu siklus, apabila sistem tersebut menjalani rangkaian beberapa proses, dengan keadaan akhir sistem kembali ke keadaan awalnya.

2.4 HUKUM-HUKUM TERMODINAMIKA Energi DalamSuatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi dalam. Energi dalam gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan merupakan sifat mikroskopik gas tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas tersebut dapat memiliki energi yang tidak tampak tetapi terkandung dalam gas tersebut yang hanya dapat ditinjau secara mikroskopik.Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada dalam keadaan gerak yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi kinetik rata-rata dari seluruh partikel yang bergerak. Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas. Jadi, energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah keseluruhan energi kinetik dan potensial yang terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di dalam gas tersebut dalam skala mikroskopik. Dan, energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Oleh karena itu, perubahan suhu gas akan menyebabkan perubahan energi dalam gas. Dimana U adalah perubahan energi dalam gas, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta umum gas (R = 8,31 J mol1 K1, dan T adalah perubahan suhu gas (dalam kelvin).

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu: Hukum Awal (Zeroth Law) TermodinamikaHukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya. Hukum Pertama TermodinamikaHukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem. Hukum kedua TermodinamikaHukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. Hukum ketiga TermodinamikaHukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

2.4.2 TERMODINAMIKA IIHukum kedua termodinamika berkaitan dengan apakah proses-proses yang dianggap taat azas dengan hukum pertama, terjadi atau tidak terjadi di alam. Hukum kedua termodinamika seperti yang diungkapkan oleh Clausius mengatakan, Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan efek lain, selain dari menyampaikan kalor secara kontinu dari sebuah benda ke benda lain pada temperatur yang lebih tinggi".Bila ditinjau siklus Carnot, yakni siklus hipotesis yang terdiri dari empat proses terbalikkan: pemuaian isotermal dengan penambahan kalor, pemuaian adiabatik, pemampatan isotermal dengan pelepasan kalor dan pemampatan adiabatik; jika integral sebuah kuantitas mengitari setiap lintasan tertutup adalah nol, maka kuantitas tersebut yakni variabel keadaan, mempunyai sebuah nilai yang hanya merupakan ciri dari keadaan sistem tersebut, tak peduli bagaimana keadaan tersebut dicapai. Variabel keadaan dalam hal ini adalah entropi. Perubahan entropi hanya gayut keadaan awal dan keadaan akhir dan tak gayut proses yang menghubungkan keadaan awal dan keadaan akhir sistem tersebut.Hukum kedua termodinamika dalam konsep entropi mengatakan, "Sebuah proses alami yang bermula di dalam satu keadaan kesetimbangan dan berakhir di dalam satu keadaan kesetimbangan lain akan bergerak di dalam arah yang menyebabkan entropi dari sistem dan lingkungannya semakin besar".Jika entropi diasosiasikan dengan kekacauan maka pernyataan hukum kedua termodinamika di dalam proses-proses alami cenderung bertambah ekivalen dengan menyatakan, kekacauan dari sistem dan lingkungan cenderung semakin besar.Di dalam ekspansi bebas, molekul-molekul gas yang menempati keseluruhan ruang kotak adalah lebih kacau dibandingkan bila molekul-molekul gas tersebut menempati setengah ruang kotak. Jika dua benda yang memiliki temperatur berbeda T1 dan T2 berinteraksi, sehingga mencapai temperatur yang serba sama T, maka dapat dikatakan bahwa sistem tersebut menjadi lebih kacau, dalam arti, pernyataan "semua molekul dalam sistem tersebut bersesuaian dengan temperatur T adalah lebih lemah bila dibandingkan dengan pernyataan semua molekul di dalam benda A bersesuaian dengan temperatur T1 dan benda B bersesuaian dengan temperatur T2".Di dalam mekanika statistik, hubungan antara entropi dan parameter kekacauan adalah, pers. (1): S = k log w dimana k adalah konstanta Boltzmann, S adalah entropi sistem, w adalah parameter kekacauan, yakni kemungkinan beradanya sistem tersebut relatif terhadap semua keadaan yang mungkin ditempati. Jika ditinjau perubahan entropi suatu gas ideal di dalam ekspansi isotermal, dimana banyaknya molekul dan temperatur tak berubah sedangkan volumenya semakin besar, maka kemungkinan sebuah molekul dapat ditemukan dalam suatu daerah bervolume V adalah sebanding dengan V; yakni semakin besar V maka semakin besar pula peluang untuk menemukan molekul tersebut di dalam V. Kemungkinan untuk menemukan sebuah molekul tunggal di dalam V adalah, pers. (2): W1 = c V dimana c adalah konstanta. Kemungkinan menemukan N molekul secara serempak di dalam volume V adalah hasil kali lipat N dari w. Yakni, kemungkinan dari sebuah keadaan yang terdiri dari N molekul berada di dalam volume V adalah, pers.(3): w = w1N = (cV)N. Jika persamaan (3) disubstitusikan ke (1), maka perbedaan entropi gas ideal dalam proses ekspansi isotermal dimana temperatur dan banyaknya molekul tak berubah, adalah bernilai positip. Ini berarti entropi gas ideal dalam proses ekspansi isotermal tersebut bertambah besar.Definisi statistik mengenai entropi, yakni persamaan (1), menghubungkan gambaran termodinamika dan gambaran mekanika statistik yang memungkinkan untuk meletakkan hukum kedua termodinamika pada landasan statistik. Arah dimana proses alami akan terjadi menuju entropi yang lebih tinggi ditentukan oleh hukum kemungkinan, yakni menuju sebuah keadaan yang lebih mungkin. Dalam hal ini, keadaan kesetimbangan adalah keadaan dimana entropi maksimum secara termodinamika dan keadaan yang paling mungkin secara statistik. Akan tetapi fluktuasi, misal gerak Brown, dapat terjadi di sekitar distribusi kesetimbangan.Dari sudut pandang ini, tidaklah mutlak bahwa entropi akan semakin besar di dalam tiap-tiap proses spontan. Entropi kadang-kadang dapat berkurang. Jika cukup lama ditunggu, keadaan yang paling tidak mungkin sekali pun dapat terjadi: air di dalam kolam tiba-tiba membeku pada suatu hari musim panas yang panas atau suatu vakum setempat terjadi secara tiba-tiba dalam suatu ruangan.

BAB III PENUTUP

A. KESIMPULAN BENTUK-BENTUK ENERGITotal energi (E) suatu sistem merupakan jumlah dari energi thermal, mekanis, kinetis, potensial, elektrik, magnetik, kimia dan nuklir.

SISTEM, PROSES DAN SIKLUS TERMODINAMIKA Dalam thermodinamika ada dua jenis sistem, yaitu sistem tertutupdan sistem terbuka. Dalam sistem tertutup masa dari sistem yang dianalisis tetap dan tidak ada masa keluar dari sistem atau masuk kedalam sistem, tetapi volumenya bisa berubah. Yang dapat-keluar masuk sistem tertutup adalah energi dalam bentuk panas atau kerja.

HUKUM TERMODINAMIKA II

Hukum kedua Termodinamika: Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

B. SARAN Agar dapat menambah wawasan dan pengetahuan pembacaDAFTAR PUSTAKAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamikahttp://www.cuacajateng.com/hukumpertamathermodinamika.htmlhttp://www.forumsains.com/fisika-smu/bunyi-hukum-ke-2-thermodynamics/http://adeputriprasetya.blogspot.com/2009/11/hukum-3-termodinamika.htmlwww.infofisioterapi.com/info/makalah-termodinamika.htmlwww.bebas.vlsm.org/v12/sponsor/.../0285%20Fis-1-5b.htmlhttp://odimirakoyukieto.blogspot.com/2011/06/makalah-kimia-fisik-termodinamika.htmlhttp://termodinamika1.wordpress.com/2007/12/08/materi-perkuliahan/http://khairunnisa2.blogspot.com/2013/03/konsep-dasar-termodinamika.html