Hukum 1 Termodinamika

Fisika XI



Wari Prastiti, S.Pd, M.Pd

TERMODINAMIKA

Wari Prastiti, S.Pd M.Pd

Pendahuluan

Pernahkan kalian membuat popcorn ?

Biasanya popcorn dimasukkan ke dalam wadah tertutup (panci atau alat masak
lainnya). Selanjutnya, wadah tertutup tersebut dipanasi dengan nyala api
kompor. Adanya tambahan kalor dari nyala api membuat biji popcorn dalam
panci kepanasan dan meletup. Ketika meletup, biasanya biji popcorn
berjingkrak-jingkrak dalam panci dan mendorong penutup panci. Gaya dorong
biji popcorn cukup besar sehingga kadang tutup panci bisa berguling.

Untuk kasus ini, kita bisa menganggap popcorn sebagai sistem, panci sebagai
pembatas dan udara luar, nyala api dkk sebagai lingkungan. Karena terdapat
perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari lingkungan (nyala api) menuju
sistem (biji popcorn). Adanya tambahan kalor menyebabkan sistem (biji
popcorn) memuai dan meletup sehingga mendorong penutup panci (si biji
popcorn tadi melakukan kerja terhadap lingkungan). Dalam proses ini, keadaan
popcorn berubah. Keadaan popcorn berubah karena suhu, tekanan dan volume
popcorn berubah saat memuai dan meletup… meletupnya popcorn hanya
merupakan salah satu contoh perubahan keadaan sistem akibat adanya
perpindahan energi antara sistem dan lingkungan.

Di dalam fisika perubahan keadaan sistem akibat adanya perpindahan energi
antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja, disebut
sebagai proses termodinamika.

Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari perpindahan
energi dalam bentuk kalor dan usaha yang terjadi di
sistem dan lingkungan.

Sistem dan Lingkungan

Apa itu sistem dan lingkungan ?

Sistem adalah objek yang kita teliti
Lingkungan segala sesuatu di luar sistem

Contoh :
gas di dalam tabung (sistem)
udara luar, dapur ( lingkungan )

Ada 3 jenis sistem : Sistem tertutup, Suatu sistem
1. Sistem terbuka disebut tertutup apabila hanya
2. Sistem tertutup terjadi pertukaran energi tetapi
3. Sistem terisolasi tidak terjadi pertukaran materi
dengan lingkungan. Contoh nya pada
Sistem terbuka adalah sistem balon udara yang dipanaskan, dimana
dimana antara sistem dan energy panas akan masuk ke massa
lingkungan memungkinkan terjadi udara di dalam balon dan volumenya
pertukaran materi dan energi. bisa berubah, tetapi massa udara di
Batas yang memperbolehkan dalam balon tetap.
terjadi pertukaran materi disebut
batas permeable. Contohnya
samudra

Sistem terisolasi, adalah
antara sistem dan lingkungan
tidak terjadi pertukaran
kalor, energi dan materi.
Contohnya : air panas yang
tersimpan dalam termos

Hukum I Termodinamika

Contoh peristiwa termodinamika
Memanaskan air

Air dalam panci ( sistem )

panci pembatas antara sistem dan lingkungan
Pemanas, Kompor (Lingkungan)

Pada saat memanaskan air berarti memberikan energi ke dalam sistem
(air ) berupa kalor . Perpindahan energi ini terjadi karena perbedaan
suhu ( suhu yang tinggi ke lebih rendah ). Kalor yang diberikan
lingkungan ke sistem digunakan untuk melakukan kerja (usaha )
sehingga suhu air meningkat sehingga terjadi perubahan energi dalam
( U )sistem. Peristiwa tutup panci yang bergerak - gerak ketika air
mendidih, menunjukkan bahwa sistem juga melakukan kerja. Hal ini
sesuai dengan hukum I Termodinamika yang berbunyi

Jika kita memberikan kalor pada suatu sistem, maka
kalor itu akan digunakan untuk melakukan usaha .

Q= U+W

Q = Kalor ( Joule ) Q + jika sistem menerima panas
U = energi dalam (Joule) U + jika energi dalam naik
W = Kerja /Usaha (Joule ) W + jika sistem melakukan usaha

Hukum I Termodinamika

Contoh

Sebuah sistem mengeluarkan kalor sebanyak 200 kalori. Pada saat itu
pada sistem dilakukan usaha sebesar 500 J, maka energi dalam sistem
tersebut adalah.. ( 1 kalori = 4, 2 Joule )
A. naik 300 J
B. turun 300 J
C. naik 340 J
D. turun 340 J
E. naik 700 J

diketahui :

Kalor ( Q
) = - 200 kal = - 200 x 4,2 J = - 840 Jtanda

negatif (-) karena sistem melepas / mengeluarkan kalor ..
usaha ( W ) = - 500 J
negatif ( - ) karena dilakukan usaha pada sistem.

ditanya : perubahan energi dalam ( U ?)

Contoh Hukum I Termodinamika

Solusi :

Q = U +W

- 840 = U + ( -500 )

U = -840 + 500

= -340 J

Jadi energi dalamnya turun sebesar 340 J

Jawaban ( turun 340 J ) turun, karena nilainya - (negatif)