7/25/2019 BAB 2 KEL 2 TERMO

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-kel-2-termo 1/8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Suhu dan Hukum Ke Nol Termodinamika

Terdapat dua buah benda A dan B, benda A dirasa dingin oleh tangan dan

 bendan B dirasa panas oleh tangan. Apabila kedua benda tersebut disentuhkan,

 pada keduanya akan terjadi perubahan sifat. Pada suatu saat tidak terasa lagi

 perubahan sifat maka benda A dan B dikatakan mencapai kesetimbangan termal.

Sifat yang berubah ini disebut suhu. Ada sebuah postulat yang berbunyi ‘bila dua

sistem satu sama lain berada dalam kesetimbangan termal, maka suhuh kedua

sistem tersebut sama’. adi dapat dikatakan bah!a benda A dan B mempunyai

suhu yang sama. "ari postulat ini timbul #ukum ke $ol Termodinamika yang

 berbunyi % ika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem

ketiga, ketiga sistem tersebut berada dala kesetimbangan termal satu sama lain.

Suhu adalah sifat sistem yang menentukan apakah sistem itu setimbang

termal dengan sistem lainnya atau tidak. Apabila dua sistem atau lebih berada

dalam kesetimbangan termal, kesemuanya dikatakan mempunyai suhu yang sama.

&'huriati, Ainie., ())* % (+ ((-

Suhu menunjukkan derajat panas benda. udahnya, semakin tinggi suhu

suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu

menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu

 benda masingmasing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun

gerakan di tempat getaran. akin tingginya energi atomatom penyusun benda,

makin tinggi suhu benda tersebut.

Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer . /mpat

macam termometer yang paling dikenal adalah C elsius, R  eaumur , F ahrenheit dan

K  el0in. Perbandingan antara satu jenis termometer dengan termometer lainnya

mengikuti%

1 % 2 % &34(- 5 6 % 7 % 8 dan

7/25/2019 BAB 2 KEL 2 TERMO

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-kel-2-termo 2/8

' 5 1 9 (*4)

'arena dari 'el0in ke derajat 1elsius, 'el0in dimulai dari (*4), bukan

dari (*4). "an derajat 1elsius dimulai dari )). Suhu 'el0in sama perbandingan

nya dengan derajat 1elsius yaitu 6 % 6, maka dari itu, untuk mengubah suhu

tersebut ke suhu yang lain, sebaiknya menggunakan atau mengubahnya ke derajat

1elsius terlebih dahulu, karena jika menggunakan 'el0in akan lebih rumit untuk

mengubahnya ke suhu yang lain. Sebagai contoh%

  dan .

&https%::id.!ikipedia.org:!iki:Suhu-

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya hukum ke nol ini menyatakan

 bah!a dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka

ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

ika benda A mempunyai temperatur yang sama dengan benda B dan

 benda B mempunyai temperatur yang sama dengan benda 1 maka temperatur 

 benda A akan sama dengan temperatur benda 1 atau disebut ketiga benda

&benda A, B dan 1- berada dalam kondisi kesetimbangan termal. 'ondisi ini

dapat digambarkan sebagai berikut%

  A B 1

Ta Tb Tc

;ambar (.+. 'esetimbangan termal antara benda A, benda B dan benda 1

"alam kehidupan sehari hari hukum ke nol ini banyakan ditemukan atau

di gunakan. Seperti pada saat kita memasukkan es batu kedalam air hangat, yang

terjadi yaitu es batu akan mencair &suhu es meningkat- dan suhu air hangat

menjadi turun, kemudian lama kelamaan es nya mencair semua dan tinggalah air

dingin. Air dingin ini menunjukkan campuran antara es batu dan air hangat yang

 bersuhu sama atau kata lainnya sudah masuk dalam keadaan kesetimbangan

termal. 1ontoh lainnya yaitu pada saat kita memasak air didalam panci, benda

7/25/2019 BAB 2 KEL 2 TERMO

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-kel-2-termo 3/8

 pertama panci dan benda kedua air. Panci dibakar dengan api sehingga

temperaturnya berubah. Air yang bersentuhan dengan panci juga temperaturnya

naik dan akhirnya air mendidih.

Aplikasi lainnya yaitu pengukuran termperatur. Pengukuran temperatur ini

 berdasarkan prinsip hukum termodinamika ke nol. ika kita ingin mengetahui

apakah dua benda memiliki temperatur yang sama, maka kedua benda tersebut

tidak perlu disentuhakan dan diamati perubahan sifatnya. <ang perlu dilakukana

adalah mengamati apakah kedua benda tersebut mengalami kesetimbangan termal

dengan benda ketiga. Benda ketiga tersebut adalah termometer. Biasanya yang

digunakan dalam termometer adalah benda yang mempunyai sifat termometrik

yaitu benda apapun yang memiliki sedikitnya satu sifat yang berubah terhadap

 perubahan temperatur.

Termometer yang sering kita jumpai adalah termometer kaca. Termometer

kaca terdiri dari pipa kaca kapiler yang berhubungan dengan bola kaca yang berisi

cairan air raksa atau alkohol. 2uang di atas cairan berisi uap cairan atau gas inert.

Saat temperatur meningkat, 0olume cairan bertambah sehinggan panjang cairan

dalam pipa kapiler bertambah.

&Astono, uli. ())4 % 4) 4(-

2.2 Skala Suhu Internaional

Sejak tahun +867, suhu (*4,+=) '  ditetapkan sebagai harga suhu pada saat

 bentuk padat, cair dan gas dalam keadaan setimbang. 'eadaan pada saat tiga fase

>at murni dalam kesetimbangan disebut titik tripel >at. Titik tripel air adalah ),)+)

' &pada + atm- lebih tinggi dari pada titik tripel es:titik beku normal air. adi air

membeku pada (*4,+6) ' yang didefinisikan sebagai )) 1 pada skala 1elcius.

#ubungan antara skala 'el0in dengan 1elcius dituliskanT (¿0C )=T ( K )−273,15

0

¿

Atau dalam kebayakan buku dibulatkan menjadi (*4) apabila tidak diperlukan

 perhitungan dengan ketelitian tinggi. Skala suhu 'el0in dan 1elcius ini digunakan

 pada satuan simertris : S? dua skala lain yang biasa digunakan dalam keteknikan

7/25/2019 BAB 2 KEL 2 TERMO

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-kel-2-termo 4/8

di AS dan @nggris adalah suhu 2ankine:2eamurT  R  &ditulis )2- dan 3ahrenheit

&ditulis )3-.

&'huriati, Ainie., ())* % (7 (6-

 $ol mutlak atau nol absolut adalah suhu dimana molekul tidak bergerak.

Beberapa pada temperatur memiliki beberapa konsekuensi termodinamika,

contohnya pada nol absolut semua gerakan ,olekular tidak berhenti tetapi tidak

memiliki energi yang cukup untuk berpindah ke sistem lain. leh karena itu,

dapat dikatakan bah!a pada temperatur ) 'el0in energi molekul bernilai minimal.

Berdasarkan kesepakatan internasional, nol absolut didefinisikan sebagai

temperatur ) pada skala 'el0in dan (*4,+6) pada skala 1elcius.

&Pangarib, 'ristiadi., ()+4-

2.! Koe"iien #k$ani dan Kom$rei%ilita

'oefisien ekspans@ didefinisikan sebagai laju perubahan 0olume sistem

karena pengaruh suhu pada tekanan konstan. Secara umum dapat dituliskan

koefisien muai ekspansi 0olume%

 β= 1

V  ( ∂V ∂T  ) P dengan satuan ' +.

Perubahan 0olume terhadap kenaikan temperatur persatuan 0olume pada tekanan

tetap. 'oefisien ekspansi 0olume menunjukan seberapa jauh material berkembang

terhadap agitasi termal.

ntuk gas ideal %

 β=1

V 

nR

 P  =

1

T   &khusus untuk gas ideal, tidak berlaku umum-

dalam 0olume spesifik % β =1

V  ( ∂ V 

∂T  ) P

7/25/2019 BAB 2 KEL 2 TERMO

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-kel-2-termo 5/8

'oefisien kompresibilitas didefinisikan sebagai laju perubahaan 0olume

sistem yang disebabkan pengaruh tekanan temperatur konstan.

'ompresibilitas isothermal suatu material %

κ = -1

V  (∂ V 

∂ P ) T 

Tanda negatif disebabkan karena 0olume selalu menyusut bila tekanan naik, jadi

( ∂V 

∂ P )T 

secara inheren bernilai negatif. Sehingga kompresibilitas merupakan

 besaran bernilai positif.

#ubungan antara koefisien ekspansi dan kompresibilitas adalah

 β

 K   ¿(∂ P∂T  )V 

/kspansi0itas 0olume merupakan indikasi perubahan 0olume yang terjadi

ketika temperatur berubah sementara tekanan tetap konstan. 'ompresibilitas

isotermal merupakan indikasi perubahan 0olume yang terjadi ketika tekanan

 berubah sedangkan temperatur tetap konstan. $ilai K adalah positif untuk semua

>at dalam semua fase.

Colume spesifik merupakan fungsi dari T dan p. $ilai  β  dan k  

diberikan dalam buku buku panduan untuk data data teknik. ntuk tekanan + atm

terhadap temperatur, air memiliki kondisi dengan kerapatan maksimum pada

temperatur sekitar 7

)

1. Pada kondisi ini

 β

 adalah nol.

'ompresibilitas isentropik α   merupakan indikasi perubahan 0olume

yang terjadi ketika tekanan berubah sedangkan entropi tetap konstan. "irumuskan

α =−1

v ( ∂ v

∂ p )s

7/25/2019 BAB 2 KEL 2 TERMO

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-kel-2-termo 6/8

'ompresibilitas isentropik terkait dengan kecepatan dimana suara

 bergerak dalam suatu >at, dan pengukuran semacam itu dapat digunakan untuk

menentukan

α 

 yang disebut keepatan supersonik

c=√−v2( ∂ p

∂ v )s

Ta%el 2.1 /kspansi0itas 0olume  β  dan 'ompresibiltas @sothermal k  untuk Air

1airan pada + atm terhadap temperatur 

T &)1- "ensity &kg:m4-   β x 106

 &' +-   K x106

 &bar-+

) 888,D7 =D,+7 6),D8+) 888,*) D*,8) 7*,D+

() 88D,(+ ()=,= 76,8)

4) 886,=6 4)4,+ 77,**

7) 88(,(( 4D6,7 77,7(

6) 8DD,)7 76*,D 77,+D

#ubungan antara kompresibilitas isentropik dan kecepatan suara dapat

diperoleh dengan menggunakan hubungan antara turunan turunan parsial yang

diekspresikan oleh persamaan

( ∂ p

∂ v )s

=  1

( ∂ v

∂ p )s

"engan persamaan ini, persamaan sebelumnya dapat digabung menjadi

c=√ v

α 

&oran, .,. Shapiro $ #o!ard. ())7 % ()* ()D-

2.& Sitem Termodinamika Sederhana

"iandaikan percobaan telah dilakukan pada sistem temodinamika dan

 bah!a koordinat yang perlu dan cukup untuk pemerian mikroskopik telah

ditentukan. Bila koordinat termodinamika &0ariabel keadaan sistem- berubah,

 baik secara spontan atau ada karena pengaruh dari luar maka sistem

mengalami perubahan keadaan.

7/25/2019 BAB 2 KEL 2 TERMO

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-kel-2-termo 7/8

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.

'esetimbangan termal terjadi bila tidak terjadi perubahan spontan

dalam koordinat sistem yang ada dalam kesetimbangan mekanis  dan kimia

 bila sistem itu dipisahkan dari lingkungannya 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. 'ebalikannya bila

dalam syarat kesetimbangan tersebut salah satu saja tidak terpenuhi maka

sistem dikatakan dalam keadaan tak setimbang.

"apat disimpulkan bah!a 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.

ntuk menyederhanakan permasalahan kita gunakan persamaan keadaan.

"alam koordinat termodinamika kita kenal adanya ketiga koordinat yaitu P,C

dan T. "an untuk dapat menggunakan persamaan keadaan ini minimal harus

ada dua  koordinat termodinamik   yang menjadi 0ariabel bebas. adi dapat

dituliskan bah!a 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, gra0itasi, listrik dan

7/25/2019 BAB 2 KEL 2 TERMO

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-kel-2-termo 8/8

magnetik disebut sistem hidrostatik. Sistem hidrostatik   terbagi menjadi tiga

kategori sebagai berikut%

+. Eat murni, yaitu >at yang terdiri atas satu bahan kimia yang berbentuk

 padat, cair, gas, atau campuran dari kedua maupun ketiga bentuk ituF

(. 1ampuran serba sama dari bahan yang berbeda seperti campuran dari gas

lembam, campuran gas aktif kimia!i, campuran cairan atau larutan.

3. 1ampuran serba beda, seperti campuran beberapa macam gas yang

 bersentuhan dengan campuran beberapa macam cairan.