Rumus Fisika Temodinamika

Energi kekal, tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan, tetapi dapat diubah dari satu bentu ke bentuk yang lain. Kalor adalah salah satu bentuk energi. Kesetaraan kalor dalam termodinamika dirumuskan

1 Kalori = 4,186 Joule= 4,2 Joule
1 Joule = 0,24 Kalori

Gas yang Dipengaruhi Usaha dari Lingkungannya

Gaya sebesar F yang diperlukan oleh piston yang mempunyai luas penampang A untuk menekan gas di dalam ruang tertutup sebesar p dirumuskan
F = pA
Besarnya usaha yang dilakukan oleh gas adalah

W = pA (h₂-h₁)

oleh karena A (h2-h1) adalah volume maka dapat disederhanakan
W = p (V₂-V₁) atau W = p ΔV
dengan
V₁ = volume mula-mula
V₂ = volume akhir
ΔV = perubahan volume
W = usaha luar yang diterima
p = tekanan gas

Bila W > 0 → sistem melakukan usaha (V₂ > V₁)
Bila W < 0 → sistem menerima usaha dari lingkungan (V₂ < V₁)
Perlu sobat ketahui bahwa usaha luar yang dialami oleh gas ideal ada 4 jenis yaitu:

:: Proses Isotermis (Suhu Konstan)

Usaha luar ga (W) sebanding dengan luas daerah di bawah kurva, rumusnya

$W=\int dW =\int_{V_{1}}^{V_{2}}p dV$

$W =\int_{V_{1}}^{V_{2}}\frac{nRT}{v} dV =nRT\int_{V_{1}}^{V_{2}}\frac{dV}{V}$

grafik proses isotermis pada termodinamika

:: Proses Isokhorik (Volume Konstan)

W = p ΔV

karena volume konstan maka ΔV = 0 sehingga
W = 0

grafik proses isokhorik pada termodinamika

:: Proses Isobarik

W = p ΔV = p (V₂-V₁)

:: Proses Adiabatik

Yang dimaksud proses adibatik adalah proses perubahan sistem tqanpa ada kalor yang masuk atau keluar dari atau ke dalam sistem. Pada proses adiabatik berlaku persamaan:

p V γ = tetap ; γ = Cp/Cv

γ = tetapan laplace
Cp = kalor jenis gas pada tekanan tetap
Cv = kalor jenis gas pada volume tetap

karena sistem tidak melepas atau menerima kalor maka usaha yang dilakukan oleh sistem hanya untuk merubah energdalam yang besaranya dapat dirumuskan

W = 1/(γ-1) x (P₁ V₁ – P₂ V₂)

Rumus Menentukan Usaha Luar menggunakan Grafik

Usaha luar yang dilakukan oleh gas pada tekanan tidak tetap dapat dinyatakan dalam diagrar p-V, yang besarnya sebanding dengan luas daerah di awah kurva

a. Proses ke arah kanan
V₂ > V₁, berarti W bernilai positif
W = p (V₂-V₁)

b. Proses Kearah Kiri

V2 < V1, sehingga W bernilai negatif
W = -p (V₂-V₁)

c. Proses Berbentuk Siklus

Proses 1 ke 2 → W = 0
Proses 2 ke 3(ke kanan) → W = positif
Proses 3 ke 4 → W = 0
Proses 4 ke 1 (ke kiri) → W = negatif

W Total = Δp x ΔV (p₂-p₁) x (V₂-V₁)

Hukum Pertama Termodinamika

Perubahan energi dalam:

\Delta U= U_2 - U_1

Keterangan:

$\Delta U$ :Perubahan energi dalam (Joule)
U₂:Energi dalam pada keadaan akhir (Joule)
U₁:Energi dalam pada keadaan awal (Joule)

Usaha yang dilakukan oleh gas pada tekanan tetap:

W = p \times \Delta V = p \times (V_2 - V_1)

Keterangan:

p: Besarnya tekanan (atm)
$\Delta V$ : Perubahan volume (liter)

Rumus umum usaha yang dilakukan gas:

W = \int_{v_1}^{v_2} p dV

Penghitungan energi dalam:

Gas monoatomik: $\Delta U = \frac {3}{2}n \times R \times \Delta T = \frac {3}{2}n \times R \times (T_2-T_1)$
Gas diatomik: $\Delta U = \frac {5}{2}n \times R \times \Delta T = \frac {5}{2}n \times R \times (T_2-T_1)$

PERSAMAAN KEADAAN GAS

Hukum Gay-Lussac
Tekanan tetap → ^V/_T = Konstan → ^V₁/_T₁ = ^V₂/_T₂

Hukum Charles
Volume tetap → ^P/_T = Konstan → ^P₁/_T₁ = ^P₂/_T₂

Hukum Boyle
Suhu tetap → PV = Konstan → P₁V₁ = P₂V₂

P, V, T Berubah (non adiabatis)
^(P₁V₁) / _(T₁) = ^(P₂V₂) / _(T₂)

Adiabatis
P₁V₁ ^γ= P₂V₂^γ
T₁V₁ ^{γ − 1}= T₂V₂^{γ − 1}
γ = perbandingan kalor jenis gas pada tekanan tetap dan volum tetap → γ = ^C_p/_{C_v}

Termodinamika

Sabtu, 07 Maret 2015