Jenis-Jenis Proses Termodinamika
31 March 2020
1. Proses Adiabatik
Proses adiabatik adalah suatu proses termodinamika dimana tidak terjadi perpindahan kalor pada saat berlangsung, baik dari lingkungan ke sistem maupun sebaliknya. Jadi, selama proses berlangsung kalor dalam sistem termodinamika selalu konstan sehingga perubahan kalor ∆Q = 0. Jika kita terapkan pada hukum I termodinamika akan diperoleh
∆U = -W
Ini berarti terjadinya perubahan energi dalam sistem adalah akibat kerja luar yang diterima oleh sistem. Dalam proses adiabatik ini berlaku hubungan berikut
Dan
Dengan:
P1 = tekanan dalam sistem sebelum proses berlangsung
P2 = tekanan dalam sistem setelah proses berlangsung
V1 = volume dalam sistem sebelum proses berlangsung
V2 = volume dalam sistem setelah proses
T1 = temperatur dalam sistem sebelum proses berlangsung
T2 = temperatur dalam sistem setelah proses berlangsung
Bentuk kurva tekanan terhadap volume dari proses adiabatik adalah seperti gambar berikut:
Contoh soal:
1 liter gas diatomik pada tekanan 1,1×105 Pa dikompres hingga mencapai volume 0,4 L. Berapakah besar tekanan gas setelah dikompres?
Diketahui:
V1 = 1 liter
V2 = 0,4 liter
P1 = 1,1 × 105 Pa
Ditanyakan:
P2 =...?
Penyelesaian:
P2 = P1 (V1/V2)√
P2 = 1,1×105 × (1/0,4)1,4
P2 = 3,9647 × 105 Pa
2. Proses isotermal
Proses isotermal adalah suatu proses termodinamika yang pada saat prosesnya berlangsung temperatur dalam sistem konstan. Jadi temperatur akhir dari sistem sama dengan temperaturawal sistem.
kita tinjau sejumlah gas dalam silinder yang dilengkapi dengan piston titik ketika gas menerima kalor luar disertai dengan penambahan volume gas, maka temperatur gas dapat dijaga konstan. Oleh karena perubahan energi dalam molekul gas bergantung pada perubahan suhu, maka energi dalam gas juga menjadi konstan. jadi perubahan energi dalam gas dalam proses isotermal ini adalah sama dengan nol (∆U=0). Maka persamaan dalam hukum I termodinamika diperoleh:
∆Q = W
ini berarti kalor luar yang diterima sistem semuanya diubah menjadi kerja sistem atau sebaliknya kerja luar yang diterima hanya untuk melepaskan kalor dalam sistem. Bentuk kurva tekanan terhadap volume sebagai berikut.
P1V1 = P2V2
Jadi hasil kali tekanan terhadap volume dalam sistem adalah konstan. Jika volume sistem bertambah maka tekanan dalam sistem akan berkurang. Sebaliknya jika volume sistem berkurang maka tekanan akan bertambah.
Contoh soal:
Satu liter gas pada tekanan 10.000 Pa dimampatkan hingga mencapai setengah volume awal, maka berapakah tekanan akhir gas tersebut dimampatkan?
Diketahui:
V1 = 1 Liter
V2 = 0,5 Liter
P1 = 10.000 Pa
Ditanyakan:
P2=...?
Penyelesaian:
P2 = P1 (V1/V2)
P2 = 10.000 × (1/0,5)
P2 = 20.000 Pa
jadi jika gas kita mampatkan hingga mencapai setengah volume awal maka tekanan dalam gas akan meningkat dua kalinya jika temperatur sistem masih tetap dijaga konstan.
3. Proses isobarik
Proses isobarik merupakan suatu proses yang terjadi pada tekanan konstan. Jadi tekanan dalam sistem sebelum dan sesudah proses berlangsung adalah sama. Seperti yang terjadi pada siklus diesel, sistem menerima kalor pada saat terjadinya pertambahan volume sehingga tekanan dalam sistem menjadi konstan. Jika sebagian sistem adalah gas ideal dengan persamaan PV = nRT maka akan terjadi perbandingan antara volume sistem terhadap temperatur sistem akan menjadi konstan. sehingga diperoleh hubungan
V/T = nR/P = konstan
V1/T1 = V2/T2
dengan T1 dan T2 adalah temperatur dalam sistem sebelum dan sesudah proses berlangsung. Jadi, agar tekanan dalam sistem konstan maka temperatur sistem harus ditingkatkan seiring pertambahan volume sistem.
Contoh soal
Dua liter gas pada suhu 30 °C dalam suatu ruang terisolasi volumenya ditambah hingga mencapai 3 liter. berapakah temperatur gas seharusnya agar tekanan dalam ruang tetap konstan?
Diketahui:
T1 = 30 °C = 303 K
V1 = 2 Liter
V2 = 3 Liter
Ditanyakan:
T =...?
Penyelesaian:
T2 = T1 (V2/V1)
T2 = 303 × (3/2)
T2 = 454,5 K
4. Proses isokhorik
Proses isokhorik merupakan suatu proses termodinamika yang terjadi pada volume konstan. jadi volume sistem sebelum dan sesudah proses berlangsung adalah sama. Dengan proses ini sistem sedang tidak melakukan atau menerima kerja (W=0). Sistem menerima dan melepaskan kalor pada saat volume konstan. Sehingga pada saat menerima kalor keluar, tekanan dalam sistem meningkat tajam hingga mencapai tekanan maksimum dan setelah sistem melepaskan kalor tekanan dalam sistem turun hingga mencapai tekanan yang minimum.
Dengan bentuk kurva tekanan terhadap volume sebagai berikut
jika sebagai sistem adalah gas ideal dengan persamaan PV = nRT dengan volume sistem adalah konstan, maka dapat diperoleh hubungan bahwa perbandingan tekanan terhadap temperatur dalam sistem adalah konstan.
jadi pertemuan suhu sistem berbanding lurus terhadap peningkatan tekanan dalam sistem.
Contoh soal
sejumlah gas dalam ruang terisolasi dengan volume konstan bertemperatur 30 °C dan tekanan 10.000 Pa. Jika suhu ditingkatkan menjadi 50 °C, berapakah besar tekanan dalam ruang tersebut?
Diketahui:
T1 = 30 °C = 303 K
T2 = 50 °C = 323 K
P1 =10.000 Pa
Ditanyakan:
P2 = ...?
Penyelesaian:
P2 = P1 (T2/T1)
P2 = 10.000 × (323/303)
P2 = 10.660 Pa
Jadi besar tekanan dalam ruang telah suhu dinaikkan dari 30 °C menjadi 50 °C adalah 10.660 Pa