29.11.2014 Views

Lecture 8

Lecture 8

Lecture 8

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Fisika Panas

2 SKS

Adhi Harmoko S, M.Kom


Es diletakkan di atas lantai

T es < 0 0 C

T udara = 30 0 C

Bagaimana Hk. Kekekalan energi menerangkan fenomena

ini ?


Es diletakkan di atas lantai

T udara = 30 0 C

T es < 0 0 C

Q = dU

Panas mengalir dari lingkungan

ke es karena perbedaan T

T udara > T Es

Energi panas digunakan

oleh molekul 2 air untuk

berubah wujud dari es ke

cairan

Apakah mungkin air secara spontan menjadi es ?


Batu dijatuhkan ke tanah

Bagaimana Hk. Kekekalan energi menerangkan fenomena

ini ?


Batu dijatuhkan ke tanah

Saat batu jatuh: E P ⇒ E K

Saat batu menumbuk tanah:

E K ⇒ dU, tanah dan batu

( molekul 2 bergerak cepat

dan temperatur naik )

Pernahkah terjadi kejadian sebaliknya secara spontan ?


Analis

Seandainya ke dua contoh kejadian di atas dibalik, Hk.

Termodinamika ke-1 (Hk. Kekekalan energi) tetap saja

berlaku !!!

Ada kekurangan dalam hal menerangkan kasus Reversibel !

Hukum Termodinamika ke-2

“ Secara natural panas mengalir dari obyek yang panas ke

obyek yang dingin, Panas tidak mengalir secara spontan

dari obyek yang dingin ke obyek yang panas ”

Pernyataan Clausius (1822-1888)


Mesin Panas

Alat perubah Energi Panas ke Energi Mekanis

Merubah energi mekanis ke

Energi panas ⇒ Mudah

Merubah energi panas ke

Energi mekanis ⇒ ???

Mesin Panas


Mesin Panas

Mesin Uap

Steam engine

Mesin Kombusi

Internal Combustion Engine


Mesin Uap - Steam engine


Mesin Kombusi - Internal Combustion Engine


Tranfer energi dari Mesin Panas

Hk. Kekekalan energi

Q = W +

H

Q L

T H dan T L : temperatur

operasi mesin

Efisiensi Mesin

e

=

W

Q H

=

1 −

Q

Q

L

H

Jika Q L rendah maka e menjadi besar.

Tidak mungkin membuat Q L = 0 K ⇒ Tidak ada mesin dengan

e=100%


Hukum Termodinamika ke-2

“Tidak ada alat yang dapat merubah panas seluruhnya

menjadi kerja” Pernyataan Kelvin-Planck


Mesin Carnot

e

ideal

=

1 −

Q

Q

L

H

=

1 −

T

T

L

H

|Q H |

|Q L |


Mesin Carnot

Siklik Carnot adalah Siklik Reversibel

Setiap Siklik Carnot yang beroperasi pada T H dan T L

sama ⇒ e sama

yang

Efisiensi Mesin Carnot tidak bergantung dari substansi yang

digunakan

Semua Mesin Irreversibel mempunyai efisiensi lebih rendah

dari Mesin Carnot


Mesin Stirling

e ideal gas =

R ( T H –T L ) ln ( V 2 / V 1 )

R T H ln ( V 2 / V 1 ) + C V ( T H –T L )

Jika C V = 0 maka akan

sama dengan Siklus Carnot.

Karena C V > 0 maka

eStirling < eCarnot


Mesin Diesel


Mesin Otto


Mesin Brayton


Refrigerator, AC & Pompa Panas

1. compressor

2. icebox

3. thin metal vanes

4. expansion valve

5. tube terminating

6. .

7. electrical switch

8. polyurethane foam


Refrigerator, AC & Pompa Panas


Refrigerator, AC & Pompa Panas


Refrigerator, AC & Pompa Panas

Skema Transfer Energi

Mesin Panas

Refrigerator / AC

e = |W| / |Q H |

Efisiensi Mesin:

e

=

W

Q L

=

Performan Koefisien (CP):

CP

=

Q

L

W


Refrigerator & Air Conditioner

CP

=

Q

L

W

=

Q

H

Q


L

Q

L

=

T

H

T

L


T

L


Pompa Panas

CP

=

Q

H

W


Entropy

Hk. Termodinamika ke - 2 dari pernyataan Clausius dan

Kelvin-Planck adalah agak khusus (hanya untuk proses

tertentu )

Banyak proses-proses reversibel lain yang memenuhi Hk.

Termodinamika ke - 1, tetapi belum dapat diterangkan

dengan baik.

Pernyataan yang lebih umum dari Hk. Termodinamika ke-2


Entropy

Siklus Carnot

Q

H

=

T

H

Q

T

L

L

Jika harga mutlak dihilangkan

Q

T

H

H

Q

= −

T

Setiap siklus reversibel dapat

didekati dengan sederet siklus

Carnot

∑ Q =

T

L

0

L


Entropy

Setiap proses reversibel dapat didekati

dengan banyak infinit siklus Carnot

∫ T

dQ

=

Berlaku untuk semua proses reversibel

Jika proses siklusnya dari a ke b ke a

0

dQ

∫ =

T

I


II

dQ

T

dQ/T tidak tergantung langkah/ arah

proses


Entropy

dS =

dQ

T

ΔS

=

S

b


S

a

=

b

∫ dS =

a

b


a

dQ

T

∫ dS = 0

Siklus reversibel

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!