• Besaran Fisis

• Gerak 1D & 2D

• Besaran Fisis

• Gerak 1D & 2D

• Hukum GerakNewton

• Aplikasi HukumNewton

• Hukum GerakNewton

• Aplikasi HukumNewton

• Kerja & Energi

• KekekalanEnergi

• Kerja & Energi

• KekekalanEnergi

• Momentum

• Gerak Rotasi

• Momentum

• Gerak Rotasi

• Gravitasi

• Gerak Periodik

• Gravitasi

• Gerak Periodik

• MekanikaFluida

• Gelombang & Bunyi

• MekanikaFluida

• Gelombang & Bunyi

� Kalor dan Energi Dalam

� Kalor Jenis dan Kalorimetri

� Kalor Laten

� Kerja dan Kalor dalam Proses Termodinamika

� Hukum 1 Termodinamika

� Aplikasi Hukum 1 Termodinamika

� Mekanisme Transfer Energi

• Besaran Fisis

• Gerak 1D & 2D

• Besaran Fisis

• Gerak 1D & 2D

• Hukum GerakNewton

• Aplikasi HukumNewton

• Hukum GerakNewton

• Aplikasi HukumNewton

• Kerja & Energi

• KekekalanEnergi

• Kerja & Energi

• KekekalanEnergi

• Momentum

• Gerak Rotasi

• Momentum

• Gerak Rotasi

• Gravitasi

• Gerak Periodik

• Gravitasi

• Gerak Periodik

• MekanikaFluida

• Gelombang & Bunyi

• MekanikaFluida

• Gelombang & Bunyi

� Mendefinisikan pengertian kalor dan menjelaskan

perbedaannya dengan temperatur.

� Melakukan perhitungan yang melibatkan aliran

kalor, perubahan temperatur dan perubahan fasa.

� Membedakan transfer kalor melalui konduksi,

konveksi dan radiasi.

� Mendefinisikan bagaimana aliran kalor dan kerja

yang dilakukan dalam suatu proses termodinamika.

� Menjelaskan arti sebuah lintasan antara keadaan-

keadaan termodinamika.

• Besaran Fisis

• Gerak 1D & 2D

• Besaran Fisis

• Gerak 1D & 2D

• Hukum GerakNewton

• Aplikasi HukumNewton

• Hukum GerakNewton

• Aplikasi HukumNewton

• Kerja & Energi

• KekekalanEnergi

• Kerja & Energi

• KekekalanEnergi

• Momentum

• Gerak Rotasi

• Momentum

• Gerak Rotasi

• Gravitasi

• Gerak Periodik

• Gravitasi

• Gerak Periodik

• MekanikaFluida

• Gelombang & Bunyi

• MekanikaFluida

• Gelombang & Bunyi

� Menghitung kerja yang dilakukan oleh sistem saat

volumenya berubah.

� Menggunakan hk. termodinamika 1 yang

menghubungkan aliran kalor, kerja dan perubahan

energi dalam.

� Menentukan perbedaan antara proses adiabatik,

isokorik, isobarik dan isotermal.

� Menjelaskan hubungan energi dalam hanya sebagai

fungsi temperatur

� Menentukan perbedaan kapasitas molar saat

volume konstan dan tekanan kostan dan dapat

mengunakannya dalam perhitungan.

� Menganalisa proses adiabatik gas ideal.

� Sistem: sebuah atau sekumpulan obyek yang

ditinjau

� Lingkungan: segala sesuatu diluar sistem

Sistem: gas di dalam balon

Lingkungan: Nitrogen cair dalam

wadah dan udara di ruangan

Mikroskopis Makroskopis

• Meninjau gerakan atom/

molekul

• Mempelajari proses perubahan

sistem secara mikroskopis

• Meninjau besaran yang

terdeteksi secara langsung ( P, V,

T, m )

• Mempelajari proses perubahan

sistem secara makroskopis

Mekanika statistikTermodinamika

Contoh: teori kinetik gasGas Ideal

� Sistem terisolasi: tidak terjadi transfer energi dan

transfer materi antara sistem dan lingkungan

� Sistem tertutup: tidak terjadi transfer materi antara

sistem dan lingkungan, tetapi boleh terjadi transfer

energi

� Sistem terbuka: dapat terjadi transfer energi

maupun transfer materi antara sistem dan

lingkungan

� Terjadi pertukaran materi (air) antara sistem dan

lingkungannya

� Terjadi transfer panas (radiasi matahari)

� Terjadi transfer panas (radiasi matahari) dan radiasi

gelombang panjang

M1

T1

T2

Jika T1 = T2 U1 = ( 1/10 ) U2

U1 < U2 tetapi panas

mengalir dari benda 1

ke 2

Jika T1 ( 350C ) > T2 ( 250C )

Perbedaan: Temperatur, Energi dalam dan Panas

M2 = 10 M1

� Energi dalam (U) : jumlah total dari berbagai jenis

energi yang dipunyai seluruh atom/ molekul

penyusun suatu benda

� Temperatur : ukuran dari energi kinetik rata-rata

dari individual molekul

� Panas: transfer energi (dalam hal ini energi panas)

dari satu obyek ke lainnya karena perbedaan

temperatur

� Gas Ideal

� (monatomik, hanya sumbangan dari gerak translasi atom)

� Energi dalam dari Gas Ideal hanya fungsi dari temperatur

� Energi dalam Gas Riel: fungsi dari P, V dan T� Atom berelektron banyak: U kecuali berasal dari

sumbangan gerak translasi juga sumbangan dari geral rotasi dan vibrasi

� Benda Padatan dan Cairan: U kecuali terdiri dari energi kinetik juga berasal dari energi potensial (listrik, kimia,.. )

� Secara eksperimen :

� panas yang ditransfer ke sebuah obyek ∆Q

berbanding lurus dengan perubahan temperatur

dari obyek tersebut ∆T

� C (J/K) : Kapasitas panas.

� bernilai positip dan tergantung dengan massa

obyek

c (J/(kg.K)) : Panas jenis

c’ (J/(mol.K)) : Kapasitas panas molar

c’ = Ac

A : berat molekular (massa dari 1 mol, dalam gram)

� Bagaimana cara mengukur energi panas yang

ditransfer dari suatu obyek ke obyek lainnya ?

T1

T2

T1 > T2

Panas akan mengalir dari

benda 1 ke benda 2

� Jika tidak ada energi yang hilang, maka

� Instrumen untuk mengukur pertukaran panas secara

kuantitatif

� Jumlah energi yang diperlukan untuk perubahan

fasa persatuan massa disebut panas transformasi.

� Selama perubahan fasa tidak terjadi perubahan

temperatur, walaupun terjadi aliran panas

� Panas laten fusi ( Lf ) : padatan ⇒ cairan

� Panas laten uap ( Lv ): cairan ⇒ gas

∆∆∆∆Q = mesces∆∆∆∆T∆∆∆∆Q = mesLf

∆∆∆∆Q = maircair∆∆∆∆T

∆∆∆∆Q = mairLv

∆∆∆∆Q = muapcuap∆∆∆∆T

� Es ⇒⇒⇒⇒ Air ⇒⇒⇒⇒ Uap

� Beridekan dari persamaan keadaan gas Ideal ⇒

Diagram Fasa

� Uap: keadaan gas dengan temperatur di bawah titik

kritis (Tc)

� Gas: keadaan gas dengan T>Tc

T

P

critical point

T

P

J

I

A B

Garis A → B : Sublimasi

Garis I → J : Mencair

→ Menguap

� Dengan merubah Temperatur atau Tekanan suatu

substansi dapat dirubah wujudnya menjadi Gas,

Cairan atau Padatan

GasGasGasGas

CairanCairanCairanCairan PadatanPadatanPadatanPadatan

� Pemodelan fasa Gas, Cairan dan Padatan untuk Air

GasGasGasGas (uap air)

Cairan Cairan Cairan Cairan (air)

Padatan Padatan Padatan Padatan (es)

� Kristal NaCl

� Struktur Karbon

Grafit

Intan

Bunga kapas-kapasan

� Perubahan energi dalam ∆U dari sebuah sistem

hanya tergantung pada transfer panas ke dalam

sistem (Q) dan kerja yang dilakukan oleh sistem (W)

dan tidak tergantung pada proses yang terjadi

� Perjanjian:

� Panas ditambahkan ke sistem � Q +

� Panas dilepaskan dari sistem � Q –

� Kerja dilakukan pada sistem � W –

� Kerja dilakukan oleh sistem � W +

� Hukum Termodinamika ke-1 merupakan hukum

kekekalan energi

� Bentuk persamaan diferensial dari Hk.

Termodinamika ke-1:

• U menunjukkan sifat dari sebuah sistem,

sedangkan W dan Q tidak

• W dan Q bukan fungsi variabel keadaan, tetapi

termasuk dalam proses termodinamika yang

dapat merubah suatu keadaan ke keadaan lainnya

• U merupakan fungsi variabel keadaan (P, V, T, n)

� dU/dt : laju perubahan energi dalam dari sistem

� dQ/dt : laju transfer panas ke dalam sistem

� dW/dt : laju kerja yang dilakukan oleh sistem

pada lingkungan

� Panas yang ditambahkan ke sistem sebesar 2500 J,

dan kerja 1800 J dikerjakan pada sistem. Tentukan

perubahan energi dalam sistem!

� ∆U = 2500 – (– 1800 J) = 4300 J

� Panas: transfer energi yang disebabkan oleh

perbedaan temperatur

� Kerja : transfer energi yang disebabkan bukan

karena perbedaan temperatur

Gambar mana yang menunjukan contoh

Panas dan Kerja ?

� Proses Quasi-statis: proses perubahan yang sangat

lambat sehingga sepanjang proses sistem selalu

pada keadaan kesetimbangan termodinamik

� Proses Quasi-statis adalah proses reversibel: jalan

proses maju sama dengan jalan proses dibalik

Reversibel

� Kerja dilakukan oleh gas pada suatu sistem tertutup

dengan piston yang dapat bergerak

• Kerja untuk menggerak piston

sejauh dx

dW = F dx = PA dx = P dV

• Jika selama kerja:

• Volume bertambah � W positif

• Volume berkurang � W negatif

� Kerja dengan perubahan volume tertentu misal dari

VA ke VB

� Selama proses temperatur sistem tetap konstan

� Misalkan suatu gas ideal berada pada kontainer

dengan piston yang bebas bergerak

� Saat awal keadaan sistem (gas) pada titik A

� Ketika Q diberikan pada sistem � terjadi ekspansi

ke B

� Temperatur (T) dan massa gas (m) konstan selama

proses

Hk. Termodinamika ke-1: ∆U = Q – W = 0

W = Q

� Selama proses tidak terjadi transfer panas yang

masuk atau keluar sistem

Hk. ke-1: ∆U = Q – W = 0 – W

Q = 0

∆∆∆∆U = - W

� Perbedaan Diagram PV untuk gas Ideal antara

proses adiabtik ( 1 – 2 ) dan isotermal

Contoh Proses adiabatikContoh Proses adiabatikContoh Proses adiabatikContoh Proses adiabatik

Piston motorPiston motorPiston motorPiston motor

� Selama proses tidak terjadi perubahan tekanan

pada sistem

� Selama proses volume sistem tidak mengalami

perubahan

� Disebut juga proses: volume konstan, isometrik,

isovolumik

Proses ini terjadi pada sistem yang mempunyai

volume (wadah) yang kuat, tertutup dan tidak dapat

berubah

Hk. ke-1: ∆U = Q – W = 0

V = 0 , jadi W = 0

∆∆∆∆U = Q

Isotermal

IsokhorikIsobarik

A

B

D

P

V

VBVA

PA

PB

� Ekspansi bebas adalah salah satu bentuk proses

adiabatik, dimana gas berekspansi secara adiabatis

tanpa melakukan kerja

� Ketika katub dibuka � Gas berekspansi

� Q = 0 : tidak ada panas yang masuk/ keluar

sistem

� W = 0 : selama proses gas tidak menggerakkan

obyek apapun

Hk. Termodinamika ke-1: ∆U = Q – W = 0 ∆∆∆∆U = 0

� Sistem kembali secara periodik ke keadaan

termodinamika yang sama

B

A

P

V

B

A

P

V

Kerja dilakukan oleh gas,

keadaan berpindah dari

A ke B

W < 0

B

A

P

V

Kerja yang dilakukan gas

sepanjang 1 siklus

Kerja dilakukan pada

gas, keadaan berpindah

dari B ke A

� Proses siklik sering melibatkan proses sederhana ini

Diagram PV

Karakteristik T = Konstan

Q = W

V = Konstan

Q =∆U

Kerja oleh gas

Relasi lain PV = Konstan Q = n Cv ∆T

ISOTERMAL ISOKHORIK

� Proses siklik sering melibatkan proses sederhana ini

Diagram PV

Karakteristik p = Konstan

Q = ∆U + W

Q = 0

∆U = - W

Kerja oleh gas

Relasi lain Q = n Cp ∆T

ISOBARIK ADIABTIK

Cp = CV + R