Download - BAB 2 KEL 2 TERMO
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.