Adiabatik [PDF]

Citation preview

Pengertian Proses Adiabatik. Dalam fisika, 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.



Pengertian Proses Adiabatik



Sebuah proses adiabatik adalah proses termodinamika sistem tidak mendapatkan atau kehilangan panas ke lingkungan sekitarnya. Sebuah proses termodinamika dapat dipahami sebagai pengukuran perubahan energi dalam sebuah sistem, yang diambil dari keadaan awal ke keadaan akhir. Dalam aplikasi termodinamika, sistem mungkin setiap ruang yang jelas dengan satu set properti seragam, apakah planet, massa udara, mesin diesel, atau alam semesta. Sementara sistem memiliki banyak sifat termodinamika, yang penting di sini adalah perubahan suhu, diukur penambahan atau penurunan panas Advertisement Sebuah perubahan energi internal sistem akan terjadi setiap kali sistem yang melakukan usaha, seperti ketika sebuah mesin pembakaran internal yang disebabkan oleh pergerakan bagian-bagiannya. Dalam proses adiabatik dengan melibatkan gas atmosfer, seperti udara, kompresi gas dalam sistem menyebabkan gas untuk melakukan pemanasan, sementara perluasan mendinginkan itu. Beberapa mesin uap telah mengambil keuntungan dari proses ini untuk meningkatkan tekanan dan dengan demikian suhu, dan dianggap mesin adiabatik. Para ilmuwan mengklasifikasikan proses adiabatik – dari mesin ke sistem cuaca – adalah menurut apakah mereka reversibel atau tidak suhu aslinya.



http://static.bsu.az/w10/mq/Biotermodinamika-Hasanov%20H.pdf Dalam proses adiabatik, perubahan suhu akan terjadi hanya karena usaha yang melakukan, tapi bukan karena kehilangan panas terhadap lingkungannya. Meningkatnya udara dingin tanpa kehilangan panas ke massa udara disekitarnya. Mendingin karena tekanan atmosfer, yang memampatkan dan memanaskan udara dekat dengan permukaan bumi, menurun sesuai dengan ketinggian. Ketika tekanan pada gas berkurang, akan mengembang, dan hukum termodinamika menganggap ekspansi menjadi usaha. Ketika massa udara mengembang dan melakukan kerja, tidak kehilangan panas ke massa udara lain yang mungkin memiliki suhu yang sangat berbeda, dan dengan demikian mengalami proses adiabatik. Hal ini hampir mustahil untuk sistem adiabatik sempurna untuk ada, karena beberapa panas biasanya hilang. Ada persamaan matematika yang digunakan para ilmuwan untuk model proses adiabatik yang mengasumsikan sistem yang sempurna untuk kenyamanan. Ini harus disesuaikan ketika merencanakan mesin aktual atau perangkat. Kebalikan dari proses adiabatik adalah proses isotermal, dimana panas ditransfer di luar sistem untuk lingkungan sekitarnya. Jika gas mengembang bebas di luar sistem dengan tekanan diatur, itu mengalami proses isotermal..



https://aktifisika.wordpress.com/2009/02/25/termodinamika/ Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang berpindah. Dalam termodinamika kamu akan banyak membahas tentang sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang sedang ditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada di sekeliling (di luar) sistem disebut lingkungan. Usaha Luar Usaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor ditambahkan (dipanaskan) atau kalor dikurangi (didinginkan) terhadap sistem. Jika kalor diterapkan kepada gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya. W = p∆V= p(V2 – V1) Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap perubahan volume yang ditulis sebagai Tekanan dan volume dapat diplot dalam grafik p – V. jika perubahan tekanan dan volume gas dinyatakan dalam bentuk grafik p – V, usaha yang dilakukan gas merupakan luas daerah di bawah grafik p – V. hal ini sesuai dengan operasi integral yang ekuivalen dengan luas daerah di bawah grafik.



Gas dikatakan melakukan usaha apabila volume gas bertambah besar (atau mengembang) dan V2 > V1. sebaliknya, gas dikatakan menerima usaha (atau usaha dilakukan terhadap gas) apabila volume gas mengecil atau V2 < V1 dan usaha gas bernilai negatif. Energi Dalam Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi dalam. Energi dalam gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan merupakan sifat mikroskopik gas tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas tersebut dapat memiliki energi yang tidak tampak tetapi terkandung dalam gas tersebut yang hanya dapat ditinjau secara mikroskopik. Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada dalam keadaan gerak yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi kinetik rata-rata dari seluruh partikel yang bergerak. Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas. Jadi, energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah keseluruhan energi kinetik dan potensial yang terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di dalam gas tersebut dalam skala mikroskopik. Dan, energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Oleh karena itu, perubahan suhu gas akan menyebabkan perubahan



energi dalam gas. Secara matematis, perubahan energi dalam gas dinyatakan sebagai untuk gas monoatomik



untuk gas diatomik



Dimana ∆U adalah perubahan energi dalam gas, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta umum gas (R = 8,31 J mol−1 K−1, dan ∆T adalah perubahan suhu gas (dalam kelvin). Hukum I Termodinamika Jika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan terasa lebih dingin). Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting dan salah satu bentuk dari hukum kekekalan energi. Gambar Sistem yang mengalami perubahan volume akan melakukan usaha dan sistem yang mengalami perubahan suhu akan mengalami perubahan energi dalam. Jadi, kalor yang diberikan kepada sistem akan menyebabkan sistem melakukan usaha dan mengalami perubahan energi dalam. Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi dalam termodinamika atau disebut hukum I termodinamika. Secara matematis, hukum I termodinamika dituliskan sebagai Q = W + ∆U



Dimana Q adalah kalor, W adalah usaha, dan ∆U adalah perubahan energi dalam. Secara sederhana, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut. Jika suatu benda (misalnya krupuk) dipanaskan (atau digoreng) yang berarti diberi kalor Q, benda (krupuk) akan mengembang atau bertambah volumenya yang berarti melakukan usaha W dan benda (krupuk) akan bertambah panas (coba aja dipegang, pasti panas deh!) yang berarti mengalami perubahan energi dalam ∆U. Proses Isotermik Suatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan-perubahan di dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (∆U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q =W). Proses isotermik dapat digambarkan dalam grafik p – V di bawah ini. Usaha yang dilakukan sistem dan kalor dapat dinyatakan sebagai Dimana V2 dan V1 adalah volume akhir dan awal gas.



Proses Isokhorik Proses Isobarik Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Qp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku Sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan kalor yang diserap gas pada volume konstan QV =∆U Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai W = Qp − QV Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi (kalor) yang diserap gas pada tekanan konstan (Qp) dengan energi (kalor) yang diserap gas pada volume konstan (QV).



Proses Adiabatik 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-masing p1 dan V1 mengalami proses adiabatik sehingga tekanan dan volume gas berubah menjadi p2 dan 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.