Transcript termodinamika BAB 2

TERMODINAMIKA by
Ir.Kiryanto MT
Hubungan antara P dan V dengan
menggunakan pendekatan gas ideal adalah sbb:
(PV=RT)
PVn=c disebut proses POLITROPIS
PV=c disebut proses ISOTERMIS
P=c
disebut proses ISOBARIS
V=c
disebut proses ISOVOLUMETRIS / ISOKHORIS
PVk=c disebut proses ISENTROPIS (n=k)
KALOR / PANAS / TRANSFER
Energi kalor/ panas adalah jumlah energi
yang dipindahkan ke atau dari sistem
pada saat proses berlangsung. Konvensi
tanda seperti di atas:
Mekanisme perpindahan panas ada 3 cara:
1)konduksi → Q = -k A dT/dy
2)konveksi→ Q = h A dT
3)radiasi→
Q = ε σ A T4
4)kalar→
Q = m c ΔT = C ΔT
= m HV
Contoh soal :
• 1. Diket : sebuah silinder mengalami
proses ekspansi dengan hubungan antara
P dan V sbb: PVn = c (konstan).
• Tekanan awal = 3bar, volume = 0,1 m3
volume akhir = 0,2 m3
• Ditanya : tentukan kerja W jika n=1,5 ,n=1
, n=0.
skema
Asumsi :
-gas sebagai closed
system
-proses politropis
jawab : W=∫ P dv
Analisis : a) n=1,5
Kerja a) W= ∫ P dv
P1V1n=P2V2n → PVn=c
P=c÷Vn → P=c.V-n

n
cV
dv


cV  n V2
c
1 n
1 n
  cV
dv 

V

V
V1
2
1
v1
1 n
1 n
1 n
n
c2V2
 c1V1

1 n
n
1 n
n
1 n
P2V2 V2
 P1V1 V1

1 n
P V  P1V1
W  2 2
1 n
v2
n

Untuk mencari nilai WP2,V2,P1,V1 harus tahu
sehingga P2 dicari.
V1
• P2=P1.

V
 2




0 ,1m3 

 3bar
 1, 22 bar
 0, 2 m3 

 
3
3
5
2
1, 22 bar .0 , 2 m 3bar .0 ,1m 10 N / m
1kJ
W
11, 5
1bar
103 Nm
 17 , 6 kJ .
b) untuk=0,1 → PV1=c → P=c÷V
→P1V1=P2V2
• Sehingga:




c
dv
 c
 Pd v  
dv
V
V
V
c ln V 2  c ln 2
V
V
1
1
V
P V ln 2
1 1
V
1
3
0
,
2
m
3b ar0,1m3 ln
0,1m3
 2 0,7 9kJ
1 05 N / m 2

1b ar


  1kJ



3

 1 0 Nm 
c) Untuk n=0→PV0=c ►P=c → P1=P2
• sehingga:
W 
 Pdv
 P  dv
 P.V
V2
V1
 P (V2  V1 )
5
2

  1kJ 
10
N
/
m
3
3
 3bar(0,2m  0,1m ) 
 3

1
bar
10
Nm



 30kJ
2)Gas mengalami siklus
termodinamika sbb:
• Proses1-2:tekanan konstan
P1=1,4bar;V1=0,028m3;W12=10,5kJ
• Proses2-3:kompresi dengan PV=c; V2=V3
• Proses3-1:volume konstan U1-U3=-26,4kJ
• Ditanya : a)sketsa diagram P-V
b)hitung kerja siklus
c)hitung perpindahan panas
proses1-2
skema
Asumsi: gas sebagai closed system
• Analisis: proses yang terjadi dalam siklus :
• A)proses 1-2:proses tekanan konstan
(P=c)
proses 2-3:temperatur konstan (PV=c)
proses 3-1:proses volume konstan (V=c)
b)PV=c → P2V2=P3V3 → P=c÷V

W23 

Pd v
c
 
d v  c ln V
V
V2
 P2V2 ln
V1
V2
V1
V2 dicari dulu dengan rumus :
 W12   Pdv
 P.V
V1
V2
Proses 1-2:tekanan konstan
shg P1=P2
 P (V1  V2 )
3

W12
10
,
5
kJ
1
bar
10
Nm 


3
 V1 
 0,028m 

5
2 
P1
1,4bar 
10
N
/
m
1
kJ



 0,0103m 3
sehingga
W23
3
0
,
103
m
 1,4bar.0,103m 3 ln
0,028m 3
 18,78J
105 N / m 2   1kJ 

 3

1
bar
10
Nm




Tugas 1
1)Udara mengalami prose sebagai berikut :
• Proses 1-2 : ekspansi dari P1=300kPa,
v1=0,019m3 /kg ke P2=150kPa dimana
PV=c
• Proses 2-3: kompresi tekanan konstan
• Sket proses dalam diagram P-V,kerja
proses
2)Uap mengalami siklus
termodinamika sbb:
• Proses1-2: ekspansi dengan
U2-U1=9,6Btu/lb, W12/m=30,4Btu/lb
• Proses2-3:tekanan konstan P=180 psi
V2=2,643ft3/lb , V3=1,866ft3/lb
• Proses3-1:U1-U3=211,3 Btu/lb , W31=0
• Dengan mengabaikan energi kinetik dan enrgi
potensial tentukan laju perpindahan panas
3) Gas mengalami proses / siklus
termodinamika sbb :
• Proses 1-2:konstan volume P1=50 lbf/in2
ke P2=10 lbf/in2
• Proses 2-3:kompresi dengan
PV1,3=Constan dari keadaan 2 ke P3=50
lbf/in2 dan V3=2 ft3
• Sket diagram P-V dan tentukan kerja..!