CONTOH MAKALAH PROSES ADIABATIK
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Suatu proses yang terjadi
sedemikian rupa sehingga tidak ada panas yang masuk atau keluar sistem disebut
proses adiabatik. Proses ini dapat dilakukan baik dengan cara membalut sistem
dengan lapisan tebal tebal bahan isolasi panas (misalnya gabus, asbes, bata
tahan api, atau serbuk ringan berpori) ataupun dengan melakukan proses secara
cepat. Pengaliran panas merupakan proses yang berlangsung lambat, sehingga tiap
proses yang berjalan cukup cepat praktisnya bersifat adiabatik.
B.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, kita dapat merumuskan permasalahan yaitu
apa yang dimaksud proses adiabatic pada
thermodinamika?
C.
Maksud dan Tujuan
Sesuai dengan permasalahan diatas maksud dan tujuan yang ingin dicapai
dalam pembuatan makalah ini yaitu kita dapat mengetahui dan memahami apa yang
dimaksud dengan proses
adiabatic pada thermodinamika.
BAB II
PROSES ADIABATIK
A.
Pengertian Proses
Adiabatik.
Suatu
proses yang terjadi sedemikian rupa sehingga tidak ada panas yang masuk atau
keluar sistem disebut proses adiabatik. Proses ini dapat dilakukan baik dengan
cara membalut sistem dengan lapisan tebal tebal bahan isolasi panas (misalnya
gabus, asbes, bata tahan api, atau serbuk ringan berpori) ataupun dengan
melakukan proses secara cepat. Pengaliran panas merupakan proses yang
berlangsung lambat, sehingga tiap proses yang berjalan cukup cepat praktisnya
bersifat adiabatik. Jika hukum pertama dipakaikan pada proses adiabatik maka
diperoleh
U2-U1=-W (proses adiabatik)
Jadi, pada proses adiabatik, perubahan energi dakhil dri suatu sistem sama dengan usaha mutlak. Jika usaha W negatif, yaitu apabila sistem dikompresi, maka –W positif, U2 akan lebih besar daripada U1, dan energi dakhil dalam sistem bertambah. Jika W positif, yaitu apabila sistem memuai, makaq energi sistem akan berkurang. Penambahan energi dakhil biasanya dibarengi kenaikan suhu, dan pengurangan energi dakhil menurunkan suhu.
Kompresi campuran uap
bensin dan udara yang terjadi pada langkah kompresi sebuah motor bensin
merupakan sebuah contoh hampir adiabatik dalam mana terjadi kenaikan suhu.
Pemuaian produk pembakaran yang berlangsung pada langkah daya motor itu merupakan
sebuah contoh proses hampir adiabatik dalam mana terjadi penurunan suhu. Oleh
karena itu, proses adiabatik memainkan peranan sangat penting dalam teknik
mesin.
Proses Adiabatik, đQ = 0 (Q = Konstan)
Dalam proses
adiabatik tidak ada kalor yang masuk (diserap) ataupun keluar (dilepaskan) oleh
sistem (Q = 0). Dengan demikian, usaha yang dilakukan gas sama
dengan perubahan energi dalamnya (W = ∆U).
Jika suatu sistem
berisi gas yang mula-mula mempunyai tekanan dan volume masing-masingp1 dan V1 mengalami
proses adiabatik sehingga tekanan dan volume gas berubah menjadi p2dan V2,
usaha yang dilakukan gas dapat dinyatakan sebagai
Dimana γ adalah
konstanta yang diperoleh perbandingan kapasitas kalor molar gas pada tekanan
dan volume konstan dan mempunyai nilai yang lebih besar dari 1 (γ > 1).
Proses adiabatik
dapat digambarkan dalam grafik p – V dengan
bentuk kurva yang mirip dengan grafik p – V pada
proses isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
proses adiabatik
adalah sistem yang tidak melakukan pertukaran panas dengan lingkungannya. Ini
berarti ketika sistem melakukan usaha – apakah gerakan atau kerja mekanik – itu
idealnya tidak menjadikan lingkungan sekitarnya hangat atau dingin. Untuk
sistem yang melibatkan gas, proses adiabatik biasanya membutuhkan perubahan
tekanan untuk menggeser suhu tanpa mempengaruhi lingkungan sekitarnya. Dalam atmosfer
bumi, massa udara akan menjalani ekspansi adiabatik dan mendingin, atau mereka
akan mengalami kompresi adiabatik, dan memanas. Insinyur telah merancang
berbagai mesin dengan proses yang setidaknya sebagian adiabatik
DAFTAR
PUSTAKA
Aip Saripudin, dkk. Praktis Belajar Fisika SMA XI IPA.
Jakarta: BSE 2009
Anomius ,1978, Hand
Book Of Comparative Material Standart,Tokyo Engineering, Tokyo.
Bambang Haryadi.
Fisika SMA XI IPA. Jakarta: BSE 2009
Bett, Rowluism [dan]
Saville. Thermodynamics for chemical engineers. London : The Artlone Press,
[s.a]
Daubert. Chemical
engineering thermodynamics.Singapore : Mc.Graw Hill, [s.a]
Dwi Satya Palupi,
dkk. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: BSE 2009
Holman - Jasjfi,
1995, Perpindahan Kalor, Jakarta, Erlangga.
Sarwono, dkk. Fisika
2 Kelas XI. Jakarta: BSE 2009
Smith [dan] Van Ness.
Introduction to chemical engineering thermodynamics. Singapore : Mc. Graw Hill,
[s,a]
Syamsir A.Muin,
1986, Pesawat-pesawat Konversi Energi I, Jakarta:
Rajawali Pers.
http://iwandahnial.wordpress.com/2009/03/25/lokomotif-kuno-dan-perkembangannya/
http://id.wikipedia.org/wiki/Siklus_termodinamika
CONTOH SOAL DAN PENYELESAIAN
Soal
No. 1
Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)
Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)
Pembahasan
Data :
V2 = 4,5 m3
V1 = 2,0 m3
P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap
Data :
V2 = 4,5 m3
V1 = 2,0 m3
P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap
W
= P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule
Soal
No. 2
1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar….
A. 60 kJ
B. 120 kJ
C. 280 kJ
D. 480 kJ
E. 660 kJ
(Sumber Soal : UMPTN 1995)
1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar….
A. 60 kJ
B. 120 kJ
C. 280 kJ
D. 480 kJ
E. 660 kJ
(Sumber Soal : UMPTN 1995)
Pembahasan
Data :
V1 = 1,5 m3
T1 = 27oC = 300 K
T2 = 87oC = 360 K
P = 2 x 105 N/m2
Data :
V1 = 1,5 m3
T1 = 27oC = 300 K
T2 = 87oC = 360 K
P = 2 x 105 N/m2
W
= PΔV
Mencari V2 :
V2/T2 = V1/T1
V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3
W = PΔV = 2 x 105(1,8 − 1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 kJ
Mencari V2 :
V2/T2 = V1/T1
V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3
W = PΔV = 2 x 105(1,8 − 1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 kJ
Soal
No. 3
2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!
2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!
Pembahasan
Data :
n = 2000/693 mol
V2 = 5 L
V1 = 2,5 L
T = 27oC = 300 K
Data :
n = 2000/693 mol
V2 = 5 L
V1 = 2,5 L
T = 27oC = 300 K
Usaha
yang dilakukan gas :
W = nRT ln (V2 / V1)
W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L )
W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule
W = nRT ln (V2 / V1)
W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L )
W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule
Soal
No. 4
Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah….
A. 120 J
B. 124 J
C. 135 J
D. 148 J
E. 200 J
(Sumber Soal : UN Fisika 2009 P04 No. 18)
Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah….
A. 120 J
B. 124 J
C. 135 J
D. 148 J
E. 200 J
(Sumber Soal : UN Fisika 2009 P04 No. 18)
Pembahasan
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %
Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :
η = ( 1 − 400/600) = 1/3
η = ( W / Q1 )
1/3 = W/600
W = 200 J
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %
Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :
η = ( 1 − 400/600) = 1/3
η = ( W / Q1 )
1/3 = W/600
W = 200 J
Soal
No. 5
Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!
Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!
Usaha
yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar….
A. 660 kJ
B. 400 kJ
C. 280 kJ
D. 120 kJ
E. 60 kJ
(Sumber Soal : UN Fisika 2010 P04 No. 17)
A. 660 kJ
B. 400 kJ
C. 280 kJ
D. 120 kJ
E. 60 kJ
(Sumber Soal : UN Fisika 2010 P04 No. 17)
Pembahasan
WAC = WAB + WBC
WAC = 0 + (2 x 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 = 400 kJ
WAC = WAB + WBC
WAC = 0 + (2 x 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 = 400 kJ
Soal
No. 6
Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, efisiensinya…..%
A. 50,0
B. 52,5
C. 57,0
D. 62,5
E. 64,0
(Sumber Soal : SPMB 2004)
Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, efisiensinya…..%
A. 50,0
B. 52,5
C. 57,0
D. 62,5
E. 64,0
(Sumber Soal : SPMB 2004)
Pembahasan
Data pertama:
η = 40% = 4 / 10
Tt = 400 K
Cari terlebih dahulu suhu rendahnya (Tr) hilangkan 100 % untuk mempermudah perhitungan:
η = 1 − (Tr/Tt)
4 / 10 = 1 − (Tr/400)
(Tr/400) = 6 / 10
Tr = 240 K
Data pertama:
η = 40% = 4 / 10
Tt = 400 K
Cari terlebih dahulu suhu rendahnya (Tr) hilangkan 100 % untuk mempermudah perhitungan:
η = 1 − (Tr/Tt)
4 / 10 = 1 − (Tr/400)
(Tr/400) = 6 / 10
Tr = 240 K
Data
kedua :
Tt = 640 K
Tr = 240 K (dari hasil perhitungan pertama)
η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%
η = ( 1 − 240/640) x 100%
η = ( 5 / 8 ) x 100% = 62,5%
Tt = 640 K
Tr = 240 K (dari hasil perhitungan pertama)
η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%
η = ( 1 − 240/640) x 100%
η = ( 5 / 8 ) x 100% = 62,5%
Soal
No. 7
Perhatikan gambar berikut ini!
Perhatikan gambar berikut ini!
Jika
kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 joule, tentukan :
a) Efisiensi mesin Carnot
b) Usaha mesin Carnot
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
a) Efisiensi mesin Carnot
b) Usaha mesin Carnot
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
Pembahasan
a) Efisiensi mesin Carnot
Data :
Tt = 227oC = 500 K
Tr = 27oC = 300 K
η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%
η = ( 1 − 300/500) x 100% = 40%
b) Usaha mesin Carnot
η = W/Q1
4/10 = W/1200
W = 480 joule
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
Q2 = Q1 − W = 1200 − 480 = 720 joule
Q2 : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2
a) Efisiensi mesin Carnot
Data :
Tt = 227oC = 500 K
Tr = 27oC = 300 K
η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%
η = ( 1 − 300/500) x 100% = 40%
b) Usaha mesin Carnot
η = W/Q1
4/10 = W/1200
W = 480 joule
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
Q2 = Q1 − W = 1200 − 480 = 720 joule
Q2 : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2
d)
Jenis proses ab, bc, cd dan da
ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah, suhu gas tetap)
bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah, suhu gas turun)
cd → pemampatan isotermal (volume gas berkurang, suhu gas tetap)
da → pemampatan adiabatis (volume gas berkurang, suhu gas naik)
ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah, suhu gas tetap)
bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah, suhu gas turun)
cd → pemampatan isotermal (volume gas berkurang, suhu gas tetap)
da → pemampatan adiabatis (volume gas berkurang, suhu gas naik)
Soal
No. 8
Suatu
gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang
dihasilkan pada proses siklus ini adalah….kilojoule.
A. 200
B. 400
C. 600
D. 800
E. 1000
A. 200
B. 400
C. 600
D. 800
E. 1000
Pembahasan
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule