THERMODINAMIKA THERMODINAMIKA DASAR ( Kode TM 1142 ) Pertemuan Ke-2 PROPERTI SISTEM DAN REVERSIBILITAS Dosen : M. Th. Kristiati. Kr istiati. EA, ST, MT E-mail :
[email protected]
11/19/2018
Jurusan Teknik Permi nyakani - UPN[V]Yk
1
Deskripsi
Mengetahui istilah-istilah istilah-istilah termodinamika, termodinamika, satuan atau unit dalam termodinamika, serta sifat-sifat termodinamika (thermodynamic thermodynamic properties) properties)
11/19/2018
Jurusan Teknik Permi nyakani - UPN[V]Yk
2
Tujuan T ujuan Instruksional Instruksional Khusus (TIK) (TIK) 1.
2.
3.
Mempelajari Variabel-Variabel dan Kuantitas-Kuantitas Termodinamika Mempelajari tentang Keadaan Fluida Kerja (Working (Working Fluid ) Mempelajari tentang Reversibilitas (Reversibility)
11/19/2018
Jurusan Teknik Permi nyakani - UPN[V]Yk
3
Isi
1.2. Sifat (Property ) Sistim
Sifat yang dimiliki sistim; contohnya: tekanan, suhu, volume, massa.
Sifat Ekstensif (Extensive Property ) : Sifat yang tergantung pada ukuran sistim; contoh: volume, massa, energi total Sifat Intensif ( Intensive Property ) : sifat yang TIDAK tergantung pada ukuran sistim; contoh: suhu, tekanan, densitas atau volume spesifik.
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
4
Isi Jika sistim homogen, sifat ekstensif dapat diubah menjadi sifat intensif dengan cara:
Properti intensif = Properti Ekstensif/ Kuantitas total sistem = Properti spesifik
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
5
Isi Suhu : ukuran numerik dari derajat panas (degree of hotness)
Suhu Absolut : SI (Kelvin) : T (oK) = T(oC) + 273,15 T(oC) + 273 British (Rankine) : T (oR) = T(oF) + 459,67 T(oC) + 460
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
6
Isi Pressure : didefinisikan sebagai Gaya per satuan Luas. dapat diukur dengan Manometer atau Bourdon Gauge 1 bar = 105 SI : N/m2 = Pascal = Pa; Pa; 1 atm = 1.01325 bar
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
7
Isi Surrounding
Surrounding Perfect Vacuum
SYSTEM Vacuum Pressure
Atmospheric Pressure
Manometer Barometer
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
8
Isi Tekanan di bawah atmospheric Tekanan Vakum (Vacuum Pressure) Jika pipa U berisi cairan (misalnya, air atau merkuri)
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
9
Isi Kerja (Work ) : produk dari sebuah gaya (Force) dan jarak perpindahannya; didefinisikan sbb: Satuan N.m = Joule = J Dalam termodinamika teknik, kerja dapat terjadi akibat dari ekspansi atau kontraksi fluida
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
10
Isi Surrounding
System (gas)
Pisto n
Well-insulated
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
11
Isi
Kerja (Work ) : produk dari sebuah gaya (Force) dan jarak perpindahannya; didefinisikan sbb:
Satuan N.m = Joule = J Dalam termodinamika teknik, kerja dapat terjadi akibat dari ekspansi atau kontraksi fluida
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
12
Isi P dan T sistim naik, energi intrinsik naik, karena sistim terinsulasi dengan baik, panas tidak dapat mengalir dari atau ke sistim. Kerja yang dilakukan oleh piston menyebabkan naiknya energi intrinsik gas
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
13
Isi Heat flow
Heat flow
Heat flow
System
Heat flow
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
14
Isi
Pada sistim tanpa insulasi, tidak ada kerja yang dilakukan atau yang diberikan sistim, tapi P dan T gas naik karena sistim menerima panas, sehingga energi intrinsik gas naik. Naiknya energi intrinsik gas ini disebabkan oleh panas yang ditambahkan ke sistim.
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
15
Isi Panas (Heat ) ) adalah sesuatu Seperti suhu, panas (heat yang tampaknya sudah dikenal baik (familiar ) tapi sulit untuk didefinisikan. Seperti kerja, panas akan mempunyai arti jika terjadi perubahan pada sistim. Panas dinyatakan dengan Joule (J) atau kalori
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
16
Isi
Jika dua sistim mempunyai suhu yang berbeda (T1>T2) saling berkontak, maka ke-dua sistim akan mencapai suhu yang sama, dengan kata lain panas mengalir (berpindah) dari sistim yang lebih panas (T1) ke sistim yang lebih dingin (T2).
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
17
Isi Hot milk (T1)
Cold water (T2)
Perpindahan panas dari Sistim-1 (hot milk ) ke Sistim-2 (cold water ) sampai kedua sistim mencapai suhu yang sama. 11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
18
Isi
1.3. Keadaan Fluida Kerja (Working Fluid ) Fluida : zat yang dapat mengalir/berpindah dari satu tempat ke tempat lain, misalnya zat cair, uap atau gas working fluid Sifat termodinamika: tekanan, suhu, volume spesifik, energi internal, entalpi dan entropi. Namun, untuk fluida kerja murni, hanya diperlukan dua sifat (property) untuk mendefinisikan/menyatakan fluida kerja tersebut secara lengkap Diagram
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
19
Isi P
P
2
T
1
1
1
2 2 T
v
P vs v
11/19/2018
P vs T
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
v
T vs v
20
Isi Contoh: Sebuah silinder mengandung fluida pada P1 dan v1 (state-1 pada diagram P vs v ), jika piston berpindah, keadaan fluida juga berubah pada P2 dan v2 (state-2). Karena keadaan (state) telah didefinisikan, suhu (T) dapat ditemukan dan titiknya dapat diplot seperti pada diagram P vs T dan T vs v . Diagram termodinamika penting: P-v diagram, T-S diagram, H-S-P diagram
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
21
Isi 1.4. Reversibilitas (Reversibility) Ketika sistim mengalami perubahan keadaan, titik-titik keadaan (state points) yang dilalui oleh sistim dapat diplotkan ke dalam diagram. ) : jika fluida Reversibilitas (Reversibility mengalami proses reversible, maka baik fluida maupun lingkungannya dapat selalu dikembalikan ke keadaan semula. 11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
22
Isi Surrounding
System (gas)
Pist on
Well-insulated
Contoh : Fluida (gas) dalam sebuah silinder mengalami proses ekspansi ketika piston bergerak dari kiri ke kanan (lihat gambar diatas).
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
23
Isi P 1
2 v v
P vs v
Proses reversible antara dua keadaan dapat digambarkan sebagai sebuah alur/pola kontinyu pada diagram P versus v diatas.
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
24
Isi
Kenyataannya, fluida dalam sebuah proses tidak dapat dijaga pada keadaan setimbang sehingga alur kontinyu tidak dapat dirunut pada sebuah diagram, sehingga proses nyata ini kemudian disebut sebagai proses irreversible.
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
25
Isi P 1
2 v v
P vs v
Prosess irreversible biasanya diilustrasikan dengan garis putus-putus yang menunjukkan bahwa kondisi tengah (intermediate) tidak dapat ditentukan.
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
26
Isi Kriteria-kriteria reversibility Proses harus tidak ada gesekan, fluida tidak mempunyai friksi internal (internal friction) dan tidak ada friksi mekanik (mechanical friction); contohnya: antara silinder dan piston. Perbedaan tekanan antara fluida dan lingkungannya selama proses kecil sekali. Hal ini berarti, proses harus berlangsung sangat lambat, karena gaya untuk mempercepat sistim mencapai batas akhir sangat kecil.
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
27
Isi
Perbedaan suhu antara fluida dan lingkungannya selama proses sangat kecil. Hal ini berarti, panas yang diberikan atau ditolak ke atau dari fluidanya harus ditransfer dengan sangat pelan.
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
28
Isi
Oleh karena itu, dari kriteria-kriteria di atas, jelas bahwa tidak ada proses dalam kenyataan yang benar-benar reversible. Akan tetapi, dalam beberapa proses nyata sering digunakan pendekatan proses reversible.
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
29
Ringkasan Materi 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Sifat ( property ) sistem Keadaan fluida kerja Reversibilitas Kriteria reversibility Diberikan Tugas Kelas Diberikan PR
11/19/2018
Jurusan Teknik Perminyakani - UPN[V]Yk
30
