IBX5980432E7F390 Termodinamika dan Kalor - BLOG PELAUT

Termodinamika dan Kalor

Kalor & Termodinamika 1

1.1 Satuan
Satuan adalah nilai tertentu dari suatu dimensi.
Terdapat dua sistem satuan yang berbeda :
Sistem Internasional (SI)
British Gravitational (BG)

Sistem Internasional (SI) dan Britis
Sistem dimensi dasar dan satuan SI:
Besaran Satuan  (SI) Satuan (Britis)
Massa kg lbm
Panjang m ft
Waktu sec sec
Temperatur K °R

Satuan gaya --> 1 N = 1 kg · m/sec²
K : derajat Kelvin
R : derajat Reomur

Beberapa satuan dan dimensi sekunder dalam sistem satuan SI

Dimensi dari beberapa besaran dalam tabel di atas adalah dimensi satuan primer

Power : Pangkat
Prefix : Awalan
Abbreviation : Singkatan

1.2. Tekanan (p)

P(abs) = P(gauge) + Patm
P(vakum) = Patm - Pabsolut 

1.3  SKALATEMPERATUR

1lbf = 4,448 N
1 lbf/in.² = 6895 Pa
1 Btu = 1055 J
1 hp = 746 W = 2545 Btu/hr
1 Kw = 3413 Btu/hr
1 quart = 0,000946 m³ = 0,946 liter
1 kcal = 3,968 Btu

Contoh
40m + 11 cm = ?
Persamaan di atas menghasilkan: 
a)40,11 m
b)4011 cm
c)Jawaban a dan b benar 
d)Tidak mungkin dievaluasi (tidak benar secara dimensi)

Contoh 2
1,5m . 3,0 kg = ?
Persamaan di atas menghasilkan: 
a)4,5 m.kg
b)4,5 gr.km
c)Jawaban a dan b benar
d)Tidak mungkin dievaluasi (tidak benar secara dimensi)

Contoh 3
1,5 m - 3,0 kg.m/sec = ?
Persamaan di atas menghasilkan: 
a)-1,5 m
b)-1,5 kg.m²
c)-1,5 kg
d)Tidak mungkin dievaluasi (tidak benar secara dimensi)

1.4 Sifat-sifat termodinamika zat yang terukur
Volume Spesifik (ν = m³/kg)-->Kebalikan dari densitas yaitu Volume Persatuan massa
v = 1/ρ 

Tekanan (p = N/m²)-->Gaya normal (tegak lurus) yang terjadi pada suatu permukaan bidang 
P = F/A 
1 Standar Atmosfir = 1,01325 x10(pangkat5). Pa = 14,696 lbf/in²

1.5 PERSAMAAN KEADAAN GAS IDEAL (GAS SEMPURNA)
Dalam termodinamika gas yang dipergunakan sebagai benda kerja (wrking substance) umumnya dianggap bersifat gas ideal, hal ini disebabkan karena sifat-sifat dari gas ideal hanya berbeda sedikit  dengan sifat gas sesungguhnya. 

Gas Ideal adalah  (gas sempurna) adalah gas dimana tenaga ikat molekul-molekulnya dapat diabaikan.

Gas rael (gas nyata) adalah gas dimana tenaga ikat molekul-molekulnya tiak dapat diabaikan

1.6 Gas ideal dibahas berdasarkan hukum-hukum:

1.Hukum Boyle menyatakan bahwa volume gas dengan massa tertentu adalah berbanding terbalik terhadap tekanannya apabila temperaturnya dijaga konstan.

2.Hukum Avogadro menyatakan bahwa pada kondisi dimana tekanan dan temperature identik maka semua gas mempunyai jumlah molekul yang sama untuk setiap volume yang sama.

3. Hukum Boyle - Gaylusac 
P V = C
 T
atau
P1 V1 = P2 V2
  T1          T2

4.Hukum Charles menyatakan bahwa pada tekanan konstan volume suatu massa akan bertambah 1/273 dari volume semula pada suhu 0oC bila temperaturnya dinaikan setiap derajat Celsius Atau volume gas dengan massa tertentu  akan berubah secara langsung terhadap temperature absolut gas, apabila tekanan dipertahankan konstan.

Pada   P konstan  maka 
PV = mRT ----> PV = 1
                       mRT

Persamaan gas ideal: 
P v = RT
Dimana
P = tekanan (N/m²)
v = Volume spesifik (m³/kg)
R = konstanta gas (kJ/kgmol.K)
   = 8,314 kJ/kgmol.K
   = 1,986 Btu/lbmol.°R
   = 1545 ft.lbf/lbm.°R 
T = suhu mutak (K)
m = masa gas

v = V/m
PV = mRT
diagram Hubungan P-V-T
Gabungan dari proses isothermal dan adiabatic akan menghasilkan hukum BOYLE-GAY LUSAK
P1 V1 = P2 V2
  T1          T2

1.7  HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA
1. Kerja dan diagram PV
Untuk menjelaskan hal ini  kita tinjau suatu selinder berisi gas yang dilengkapi dengan suatu piston/torak yang dapat bergerak.
gaya torak (F) = PA
kerja torak (W) = PA.L

Hukum Pertama Termodinamika ekivalen dengan hukum kekekalan Energi : Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainya.


2. Persamaan Energi
Total energy yang masuk = total energy yang meningglakan system
Untuk substance unit massa:
Dimana
u = energy dalam spesifik (kJ/kg)
Q = kalor (kJ/kg)
W = kerja
C  = kecepatan 
h  = entalpi spesifik

u + Pv + h
Steam Boiler
Steam Turbine

Dari persamaan energy di atas, gZ dapat diabaikan karena sangat kecil serta PV dan C12 dapat diabaikan karena tanpa adanya aliran:
Untuk unit massa
Jadi Panas atau kalor yang ditransfer ke system = perubahan energy dalam + kerja yang ditransfer ke system.

Contoh Soal
1.Suatu system steady-flow, laju aliran fluida kerja 4 kg/s. Masuk pada tekanan 620 kN/m², kecepatan aliran 300 m/s, energy dalam 2100 kJ/kg dan volume spesifik 0,37 m³/kg. Pada saat meninggalkan system tekanan 130 kN/m², kecepatan 150 m/s, energy dalm 1.500 kJ/kg dan volume spesifik 1,2 m³/kg. kalor yang melalui system berkurang 30 kJ/kg.
Tentukanlah daya dalam satuan Watt?
Jawab:
Diketahui 
Masuk system :
m= 4 kg/s
C1 = 300 m/s
u1 = 2100 kJ/kg
v   = 0,37 m³/kg
P1 = 620 kN/m²

Keluar system
P2 = 130 kN/m²
C2 = 150 m/s
u2 = 1.500 kJ/kg
v2 = 1,2 m³/kg
Penyelesaian
Dari persamaan energi:
= 676,75 kJ/kg
P = W. m
   =  676,75 kJ/kg x 4 kg/s 
   = 2707 kJ/s
   = 2707  kWatt


Sumber : Materi Diklat Pelaut

Berlangganan Untuk Mendapatkan Artikel Terbaru:

2 Komentar Untuk "Termodinamika dan Kalor"

  1. saya setuju karena Satuan adalah nilai tertentu dari suatu dimensi.
    Terdapat dua sistem satuan yang berbeda :
    Sistem Internasional (SI)
    British Gravitational (BG)

    BalasHapus
  2. Terima kasih atas informasinya
    Jangan lupa kunjungi website kami di http://ppns.ac.id dan http://bit.ly/2YAcKRU

    BalasHapus