konsep termodinamika dalam mesin kalor

    Usaha dan Kalor dalam proses termodinamika
 Usaha merupakan tenaga yang ditransmisikan dari sebuah sistem ke sistem lain
sedemikian rupa sehingga perbedaan dan temperatur tidak terlibat secara langsung 
 Kalor mirip seperti usaha, hanya muncul jika terjadi perpindahan energi antara sistem
dan lingkungan yang di sebabkan adanya perbedaan suhu antara sistem dan
lingkungan

       Proses-proses termodinamika gas
       Dalam termodinamika terdapat berbagai proses perubahan keadaan sistem, yaitu
proses isotermal, isobarik, isokhorik, dan adiabatik.
a. Proses Isobarik 
 Merupakan proses perubahan keadaan gas pada tekanan tetap. Persamaan
keadaan untuk proses isobarik ( P tetap) adalah :




Grafik P-V proses isobarik ditunjukan oleh gambar dibawah ini :




b. Proses isokhorik
 Proses isokhorik atau proses isovolumik adalah proses perubahan gas pada
suhu tetap, persamaan keadaan untuk proses isokhorik (V tetap ) adalah :
             


Grafik P-V proses isokhorik ditunjukan oleh gambar disamping ini 
                                                                
Dalam proses isokhorik, volume sistem dijaga agar selalu
konstan. Karena  volume sistem selalu konstan, maka sistem tidak melakukan kerja pada lingkungan. Demikian sebaliknya, lingkungan tidak melakukan
kerja pada sistem. 

Proses Isotermal 
 Proses Isotermal adalah proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap.
Persamaan keadaan untuk proses isotermal adalah : 





Grafik yang terbentuk merupakan grafik hiperbola,



d. Proses Adiabatik 
Proses adiabatik adalah proses perubahan keadaan sistem tanpa adanya
pertukaran kalor antara sistem dengan lingkungan. Proses adiabatik terjadi jika sistem
terisolasi dengan baik atau proses terjadi dengan sangat cepat sehingga kalor yang
mengalir dengan lambat tidak memiliki waktu untuk mengalir masuk atau keluar
sistem.  Hubungan antara tekanan dan volume pada proses adiabatik dinyatakan
dalam rumus Poisson berikut:


                     dimana  


Usaha dalam proses termodinamika :
Maka :
menjadi

Grafik P-V proses adiabatik ditunjukan oleh gambar dibawah ini :

 

Sistem Termodinamika Sederhana

Diandaikan percobaan telah dilakukan pada sistem temodinamika dan bahwa koordinat yang perlu dan cukup untuk pemberian mikroskopik telah ditentukan. Bila koordinat ini berubah, baik secara spontan atau ada karena pengaruh dari luar maka sistem mengalami perubahan keadaan.

Bila ada gaya yang tak berimbang di bagian dalam sistem dan juga tidak antara sisitem dengan lingkungannya, maka sistem dalam keadaan setimbang mekanis.

Bila sistem yang ada dalam kesetimbangan mekanis tidak cenderung mengalami perubahan spontan dari struktur internalnya, seperti reaksi kimia atau perpindahan materi dari suatu bagian ke bagian yang lainnya, seperti difusi atau pelarutan, bagaimanapun lambatnya, maka sisitem dalam keadaan setimbang kimia.

Kesetimbangn termal terjadi bila tidak terjadi perubahan spontan dalam koordinat sistem yang ada dalam kesetimbangan mekanis dan kimia bila sistem itu dipisahkan dari lngkungannya oleh dinding diaterm.

Bila semua persyaratan kesetimbangan telah terpenuhi maka sistem dikatakan dalam kesetimbangan termodinamik, dalam kondisi ini jelas tidak ada perubahan keadaan baik sistem maupun lingkungannya. Kebalikannya bila dalam syarat kesetimbangan tersebut salah satu saja tidak terpenuhi maka sistem dikatakan dalam keadaan tak setimbang.

Dapat disimpulkan bahwa bila persyaratan kesetimbangan mekanis dan termal tidak dipenuhi, keadaan yang dialami oleh sistem tidak bisa dirincikan dengan memakai koordinat termodinamik yang mengacu pada sisitem secara keseluruhan.

Untuk menyederhanakan permasalahan kita gunakan persamaan keadaan. Dalam koordinat termodinamika kita kenal adanya ketiga koordinat yaitu P,V dan ?. Dan untuk dapat menggunakan persamaan keadaan ini minimal harus ada dua koordinat termodinamik yang menjadi variabel bebas. Jadi dapat dituliskan bahwa persamaan keadaan ini adalah persamaan yang menghubungkan koordinat termodinamik yang mencabut kebebasan salah satu koordinat termodinamik tersebut.

Setiap sisitem dengan massa tetap yang melakukan tekanan hidrostatik serba sama pada lingkungannya, tanapa efek permukaan, gravitasi, listrik dan magnetik disebut sistem hidrostatik.Sistem hidrostatik terbagi menjadi tiga kategori sebagai berikut:

1. Zat murni, yaitu zat yang terdiri atas satu bahan kimia yang berbentuk padat, cair, gas, atau campuran dari kedua maupun ketiga bentuk itu;
2. Campuran serba sama dari bahan yang berbeda seperti campuran dari gas lembam, campuran gas aktif kimiawi, campuran cairan atau larutan.
3. Campuran serba beda, seperti campuran beberpa macam gas yang bersentuhan dengan campuran beberapa macam cairan.

Reff: Giancoli