🦪 Usaha Yang Dilakukan Oleh Gas Terhadap Udara Luar Adalah

Usaha Luar Dalam Sistem Termodinamika Usaha Luar Usaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor ditambahkan dipanaskan atau kalor dikurangi didinginkan terhadap sistem. Jika kalor diterapkan kepada gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada tekananp konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya. W = pV= pV2 – V1 Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap perubahan volume yang ditulis sebagai Tekanan dan volume dapat diplot dalam grafik p – V. jika perubahan tekanan dan volume gas dinyatakan dalam bentuk grafik p – V, usaha yang dilakukan gas merupakan luas daerah di bawah grafik p – V. hal ini sesuai dengan operasi integral yang ekuivalen dengan luas daerah di bawah grafik. Gas dikatakan melakukan usaha apabila volume gas bertambah besar atau mengembang dan V2 > V1. sebaliknya, gas dikatakan menerima usaha atau usaha dilakukan terhadap gas apabila volume gas mengecil atau V2 1. Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik p – V dengan bentuk kurva yang mirip dengan grafik p – V pada proses isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.

Gasgas yang menyebabkan terjadinya efek rumah kaca yang berdampak besar yaitu Karbon dioksida (CO2), Nitro Oksida (NOx), Sulfur Oksida (Sox), Metana (CH4), Chloroflurocarbon (CFC), Hydrofluorocarbon (HFC). Pada tahun 2019, terjadi kenaikan suhu rata-rata di Indonesia sebesar 0,58 derajat Celcius. Hal ini menjadikan tahun 2019 sebagai tahun ^{Termodinamika adalah cabang ilmu Fisika yang membahas tentang hubungan antara panas kalor dan usaha yang dilakukan oleh kalor tersebut. Dalam melakukan pengamatan mengenai aliran energi antara panas dan usaha ini dikenal dua istilah, yaitu sistem dan lingkungan. Apakah yang dimaksud sistem dan lingkungan dalam termodinamika? Untuk memahami penggunaan kedua istilah tersebut dalam termodinamika, Bola besi dan air adalah merupakan sistem yang diamati Udara luar adalah lingkungannya. aliran kalor antara bola besi panas dan air dingin. Ketika bola besi tersebut dimasukkan ke dalam air. Bola besi dan air disebut sistem karena kedua benda tersebut menjadi objek pengamatan dan perhatian Anda. Adapun, wadah air dan udara luar disebut lingkungan karena berada di luar sistem, tetapi dapat memengaruhi sistem tersebut. Dalam pembahasan termodinamika, besaran yang digunakan adalah besaran makroskopis suatu sistem, yaitu tekanan, suhu, volume, entropi, kalor, usaha, dan energi dalam. Usaha yang dilakukan oleh sistem gas terhadap lingkungannya bergantung pada proses -proses dalam termodinamika, di antaranya proses isobarik, isokhorik, isotermal, dan adiabatik. SISTEM dan LINGKUNGAN Dalam termodinamika, kita selalu menganalisis proses perpindahan energi dengan mengacu pada suatu sistem. Sistem adalah sebuah benda atau sekumpulan benda yang hendak diteliti… Benda-benda lainnya di alam semesta dinamakan lingkungan… Biasanya sistem dipisahkan dengan lingkungan menggunakan “penyekat/pembatas/pemisah”. Usaha Sistem terhadap Lingkungannya Usaha yang dilakukan sistem pada lingkungannya merupakan ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan. Usaha yang dilakukan gas pada piston Gambar tersebut menjelaskan suatu gas di dalam silinder tertutup dengan piston penghisap yang dapat bergerak bebas tanpa gesekan. Pada saat gas memuai, piston akan bergerak naik sejauh Δs . Apabila luas piston A, maka usaha yang dilakukan gas untuk menaikkan piston adalah gaya F dikalikan jarak Δs . Gaya yang dilakukan oleh gas merupakan hasil kali tekanan P dengan luas piston A, sehingga W = F. S W = S karena A. Δs = ΔV , maka W = P. ΔV atau W = P V2 – V1 Dengan W = usaha J V1 = volume mula-mula m3 P = tekanan N/m2 V2= volume akhir m3 ΔV = perubahan volume m3 Apabila V2 > V1, maka usaha akan positif W > 0. Hal ini berarti gas sistem melakukan usaha terhadap lingkungan. Apabila V2 < V1, maka usaha akan negatif W < 0. Hal ini berarti gas sistem menerima usaha dari lingkungan. Untuk gas yang mengalami perubahan volume dengan tekanan tidak konstan, maka usaha yang dilakukan sistem terhadap lingkungan dirumuskan dW= = ds dW= P dV Jika volume gas berubah dari V1 menjadi V2, maka Besarnya usaha yang dilakukan oleh gas sama dengan luas daerah di bawah kurva pada diagram P-V Usaha pada Proses Termodinamika Usaha pada Proses Isotermal Proses isotermal adalah suatu proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap. Menurut Hukum Boyle, proses isotermal dapat dinyatakan dengan persamaan pV = konstan atau p1V1 = p2V2 Dalam proses ini, tekanan dan volume sistem berubah sehingga persamaan W = p ΔV tidak dapat langsung digunakan. dW = pdV jika persamaan diintegralkan maka akan menjadi, ∫dw = ∫pdV Dari persamaan gas ideal, kita mengetahui bahwa. Di subtitusikan menjadi Jika konstanta n R, dan besaran suhu T yang nilainya tetap dikeluarkan dari integral. 1. Usaha pada Proses isobarik Proses isobarik adalah proses perubahan keadaan sistem pada tekanan konstan. 2. Usaha pada proses isokhorik Proses isokhorik adalah proses perubahan keadaan sistem pada volume konstan. Pada proses isokhorik gas tidak mengalami perubahan volume, sehingga usaha yang dilakukan sistem sama dengan nol. V1 = V2 = V W = P V2 – V1 W = P 0 = 0 3. Usaha pada proses adiabatik Proses adiabatik adalah suatu proses perubahan keadaan gas di mana tidak ada kalor Q yang masuk atau keluar dari sistem gas. Proses ini dapat dilakukan dengan cara mengisolasi sistem menggunakan bahan yang tidak mudah menghantarkan kalor atau disebut juga bahan adiabatik. Adapun, bahanbahan yang bersifat mudah menghantarkan kalor disebut bahan diatermik Proses adiabatik ini mengikuti persamaan Poisson sebagai berikut pVγ = konstan atau p1V1γ = p2 V2γ ketetapan Poisson T1V1γ –1 = T2 V2γ –1 ketetapan Poisson Dengan konstanta Laplace, dan CP adalah kapasitas kalor gas pada tekanan tetap dan CV adalah kalor gas pada volume tetap. Oleh karena sistem tidak melepaskan atau menerima kalor, pada kalor sistem proses adiabatik Q sama dengan nol. Dengan demikian, usaha yang dilakukan oleh sistem hanya mengubah energi dalam sistem tersebut. Besarnya usaha pada proses adiabatik tersebut dinyatakan dengan persamaan berikut. Dari kurva hubungan p – V tersebut, Anda dapat mengetahui bahwa 1 Kurva proses adiabatik lebih curam daripada kurva proses isotermal. 2 Suhu, tekanan, maupun volume pada proses adiabatik tidak tetap.} Jikakalor diterapkan kepada gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya. W = p∆V= p(V2 - V1) ^{6 Maret 2023 Usaha yang dilakukan oleh gas terhadap udara luar adalah……. a. b. c. d. e. Jawaban Pembahasan Usaha yang dilakukan suatu gas dinyatakan dalam bentuk Jadi jawaban yang benar adalah E} A PENDAHULUAN. Termodinamika adalah cabang dari ilmu fisika yang mempelajari tentang proses perpindahan energi sebagai kalor dan usaha antara sistem dan lingkungan. Kalor didefinisikan sebagai perpindahan energi yang disebabkan oleh perbedaan suhu, sedangkan usaha merupakan perubahan energi melalui cara-cara mekanis yang tidak disebabkan oleh Temodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari mengenai pengaliran panas, perubahan-perubahan energi yang diakibatkan dan usaha yang dilakukan oleh panas. 1. Usaha luar W yaitu Usaha yang dilakukan oleh sistem terhadap sekelilingnya terhadap sistem. Misalkan gas dalam ruangan yang berpenghisap bebas tanpa gesekan dipanaskan pada tekanan tetap ; maka volume akan bertambah dengan V. Usaha yang dilakukan oleh gas terhadap udara luar W = 2. Usaha dalam U adalah Usaha yang dilakukan oleh bagian dari suatu sistem pada bagian lain dari sitem itu pula. Pada pemanasan gas seperti di atas, usaha dalam adalah berupa gerakan-gerakan antara molekul-molekul gas yang dipanaskan menjadi lebih cepat. Energi dalam suatu gas Ideal adalah HUKUM I TERMODINAMIKA. Dalam suatu sistem yang mendapat panas sebanyak Q akan terdapat perubahan energi dalam U dan melakukan usaha luar W . Q = U + W Q = kalor yang masuk/keluar sistem U = perubahan energi dalam W = Usaha luar. PROSES – PROSES PADA HUKUM TERMODINAMIKA I. 1. Hukum I termodinamika untuk Proses Isobarik. Pada proses ini gas dipanaskan dengan tekanan tetap. lihat gambar . sebelum dipanaskan sesudah dipanaskan Dengan demikian pada proses ini berlaku persamaan Boyle-GayLussac Jika grafik ini digambarkan dalam hubungan P dan V maka dapat grafik sebagai berikut Pemanasan Pendinginan Usaha luar yang dilakukan adalah W = p V2 – V1 . karena itu hukum I termodinamika dapat dinyatakan Q = U + p V2 – V1 Panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu gas pada tekanan tetap dapat dinyatakan dengan persamaan Q = m cp T2 – T1 Pertambahan energi dalam gas dapat pula dinyatakan dengan persamaan U = m cv T2 – T1 Karena itu pula maka usaha yang dilakukan pada proses isobarik dapat pula dinyatakan dengan persamaan W =Q – U = m cp – cv T2 – T1 m = massa gas cp = kalor jenis gas pada tekanan tetap cv = kalor jenis pada volume tetap. LATIHAN SOAL. 1. Satu gram air 1 cc berubah menjadi 1,671 cc uap bila dididihkan pada tekanan 1 atm. Panas penguapan pada tekanan ini adalah 539 kal/gram. Hitunglah usaha luar pada penembakan energi dalam. 2. 1 liter air massanya 1 kg mendidih pada suhu 1000 C dengan tekanan 1,013 x 105 N/m2diubah menjadi uap pada suhu 1000 C dan tekanan 1,013 x 105 N/m2 . Pada keadaan ini volume uap air adalah 1,674 liter. Carilah usaha luar yang dilakukan dan dihitung penambahan energi dalam. Panas penguapan air 2,26 . 106 J/kg. 3. Gas Nitrogen yang massanya 5 kg suhunya dinaikkan dari 100 c menjadi 1300 c pada tekanan tetap. Tentukanlah a. Panas yang ditambahkan b. Penambahan energi dalam c. Usaha luar yang dilakukan. 4. Satu mol karbon monoksida dipanaskan dari 150 C menjadi 160 C pada tekanan tetap. Bila massa molekul karbon monoksida adalah 28,01 gram/mol cp = 1,038 x 103 J/kg 0K dan g = 1,4 Tentukanlah a. Penambahan energi dalam. b. Usah luar yang dilakukan. 2. Hukum I Termodinamika untuk Proses Isokhorik Isovolumik Pada proses ini volume Sistem konstan. lihat gambar Sebelum dipanaskan. Sesudah dipanaskan. Dengan demikian dalam proses ini berlaku Hukum Boyle-Gay Lussac dalam bentuk Jika digambarkan dalam grafik hubungan P dan V maka grafiknya sebagai berikut Pemanasan Pendinginan Karena V = 0 maka W = p . V W = 0 tidak ada usaha luar selama proses Q = U2 – U1 Kalor yang diserap oleh sistem hanya dipakai untuk menambah energi dalam U Q = U U = m . cv T2 – T1 LATIHAN SOAL 1. Temperatur 5 kg gas Nitrogen dinaikkan dari 100 C menjadi 1300 C pada volume tetap. Bila cv = 7,41 x 102 J/kg 0K , cp = 1,04 x 103 J/kg 0K, carilah a. Usaha luar yang dilakukan. b. Penambahan energi dalam. c. Panas Yang ditambahkan. 2. Suatu gas yang massanya 3 kg dinaikkan suhunya dari -200 C menjadi 800 C melalui proses isokhorik. Hitunglah penambahan energi dalam gas tersebut, bila diketahui cp = 248 J/kg0K, cv = 149 J/kg 0K 3. Satu mol karbon monoksida dipanaskan dari 150 C menjadi 160 C pada volume tetap. Massa molekulnya 28,01 gram/mol. cp = 1,03 x 103 J/kg. 0 K dan g = 1,40 . Hitunglah penambahan energi dalam. 4. Gas Ideal sebanyak 2 mol dengan tekanan 4 atsmosfer volumenya sebesar 8,2 liter. Gas ini mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi 8 atsmosfer. Bila diketahui cv = 3 kal/mol. 0C dan R = 0,08207 liter. atm/mol. 0 C ; tentukanlah a. Usaha yang dilakukan. b. Panas yang ditambahkan. 3. Hukum I termodinamika untuk proses Isothermik. Selama proses suhunya konstan. lihat gambar Sebelum dipanaskan. Sesudah dipanaskan. Oleh karena suhunya tetap, maka berlaku Hukum BOYLE. P1 V2 = P2 V2 Jika digambarkan grafik hubungan P dan V maka grafiknya berupa Pemanasan Pendinginan Karena suhunya konstan T2 = T1 maka U = U2 – U1 = n R T2 – n R T1 = 0 Usaha dalamnya nol Kalor yang diserap sistem hanya dipakai untuk usaha luar saja. ln x =2,303 log x 4. Hukum I Termodinamika untuk proses Adiabatik. Selama proses tak ada panas yang masuk / keluar sistem jadi Q = 0 lihat gambar Sebelum proses Selama/akhir proses oleh karena tidak ada panas yang masuk / keluar sistem maka berlaku Hukum Boyle-Gay Lussac Jika digambarkan dalam grafik hubungan P dan V maka berupa Pengembangan Pemampatan Karena Q = 0 maka O = U + W U2 -U1 = -W Bila W negatif -W = sistem ditekan usaha dalam sistem U bertambah. Sedangkan hubungan antara suhu mutlak dan volume gas pada proses adibatik, dapat dinyatakan dengan persamaan = konstan atau = Usaha yang dilakukan pada proses adiabatik adalah W = m . cv T1 – T2 atau W = V2g-1 – V1g-1 Juga berlaku persamaan = LATIHAN SOAL. 1. Perbandingan kompresi sebuah mesin disel kira-kira 156. Jika pada permulaan gerak pemampatan silindernya berisi udara sebanyak 2 mol pada tekanan 15 N/m2 dan suhu 2470c, hitunglah tekanan dan suhu pada akhir gerak. Andai kata udara sebagai gas ideal dan pemampatanya secara adiabatik. massa molekul udara adalah 32 gram/mol. cv = 650 J/kg0K dan cp = 909 J/kg 0K. Hitunglah usaha luar yang dilakukan. 2. Suatu volume gas Nitrogen sebesar 22,4 liter pada tekanan 105 N/m2 dan suhu 00 C dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 1/10 volume mula-mula. Carilah a. Tekanan akhirnya. b. Suhu akhirnya. c. Usaha luar yang dilakukan. Diketahui pula bahwa Mr = 28 gram/mol = 1,4 cv = 741 J/kg 0K. 3. Lima molekul gas Neon pada tekanan 2 x 105 Nm-2 dan suhu 270 c dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 1/3 dari volume mula-mula. Bila g = 1,67 cp= 1,03 x 103 J/kg 0K Mr = 20,2 gram/mol. Tentukan a. Tekanan akhir pada proses ini. b. Temperatur akhir. c. Usaha luar yang dilakukan. 4. Suatu gas ideal dengan = 1,5 dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi kali dari volume mula-mula. Bila pada awal proses tekanan gas 1 atm, tentukanlah tekanan gas pada akhir proses. 5. Gas oksigen dengan tekanan 76 cm Hg dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi volume mula-mula. Bila gas Oksigen adalah gas diatomik dan R = 8,317 J/mol 0K ; Tentukanlah tekanan akhir gas tersebut. 6. Volume gas pada suhu 200 C mengembang secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula. Tentukanlah temperatur akhirnya bila g =1,4. pixabaycom. Penggunaan bahan bakar fosil melepaskan polutan dan gas rumah kaca. Oleh: Titien Suprihatien, Guru SMPN 11 Batanghari, Jambi. Pemanasan global atau global warming adalah istilah yang menggambarkan peristiwa kenaikan suhu rata-rata daratan, lautan dan atmosfer bumi secara bertahap. Perubahan ini diyakini secara permanen dapat mengubah iklim bumi. ^{Usaha Luar Usaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor ditambahkan dipanaskan atau kalor dikurangi didinginkan terhadap sistem. Jika kalor diterapkan kepada gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada tekananp konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya. W = pV= pV2 – V1 Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap perubahan volume yang ditulis sebagai Tekanan dan volume dapat diplot dalam grafik p – V. jika perubahan tekanan dan volume gas dinyatakan dalam bentuk grafik p – V, usaha yang dilakukan gas merupakan luas daerah di bawah grafik p – V. hal ini sesuai dengan operasi integral yang ekuivalen dengan luas daerah di bawah grafik. Gas dikatakan melakukan usaha apabila volume gas bertambah besar atau mengembang dan V2 > V1. sebaliknya, gas dikatakan menerima usaha atau usaha dilakukan terhadap gas apabila volume gas mengecil atau V2 1. Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik p – V dengan bentuk kurva yang mirip dengan grafik p – V pada proses isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.} . 170 445 86 272 179 244 447 318

usaha yang dilakukan oleh gas terhadap udara luar adalah