Hukum termodinamika adalah seperangkat prinsip yang mengatur transfer energi dalam bentuk panas dan kerja mekanis, serta bagaimana energi tersebut berinteraksi dengan materi. Hukum-hukum ini menyediakan kerangka kerja untuk memahami perilaku sistem fisik, khususnya terkait dengan perubahan energi dalam bentuk panas dan kerja.
Hukum Termodinamika 1
Hukum pertama termodinamika adalah hukum konversi energi, hukum ini menyatakan bahwa " Enrgi Tidak Dapat Diciptakan Atau Dilenyapkan " energi hanya dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk lainnya.
 |
| Gambar 1.11 - Dinamika perubahan energi pada suatu benda kerja |
Hukum pertama termodinamika dapat ditulis sebagai berikut:
EP1 + EK1 + ED1 + EA1 + = EP2 + EK2 + EA2 + -
Untuk sistem terbuka dimana ada pertukaran energi dan massa dari sistem lingkungan atau sebaliknya, maka persamaan energi di atas dapat di jabarkan sebagai berikut:
dengan [ pV +U ] = H dapat di tulis kembali menjadi
Jadi hukum termodinamika pertama dapat ditulis secara sederhana dengan persamaan berikut (untuk sistem terbuka)
Emasuk + Ekeluar atau ΔEP + ΔEK + ΔH + ΔQ = ΔΔ
 |
| Gambar 1.12 - Proses perubahan energi pada sistem terbuka |
Jadi hukum termodinamika pertama ditulis secara sederhana untuk sistem tertutup, dimana massa tidak dapat melintas batas sistem, maka suku-suku EP, EK dan EA dapat dihilangkan dari persamaan.
Persamaan dapat ditulis kembali menjadi
ΔEP + ΔEK + ΔpV + ΔQ = ΔΔ + ΔU ΔQ = ΔΔ + ΔU
Jadi untuk sistem tertutup persamaannya menjadi ΔQ = ΔW + ΔU
 |
| Gambar 1.13 - Proses Perubahan Energi Pada Sistem Tertutup |
Contoh aplikasi hukum termodinamika pertama
Hukum-hukum termodinamika yanng sudah diuraikan diatas sangat berguna untuk digunakan sebagai alat analisis persoalaan mesin-mesin konversi energi sederhana, sebagai contoh dibawah ini.
1. Konversi energi pada turbin
Turbin adalah salah satu mesin konversi energi yang paling penting, turbin diindustri biasanya trubin uap atau gas. Keduanya adalah alat ekspansi yang menghasilkan kerja mekanik poros. Dibawah ini adalah persoalan perhitungan kerja turbin sederhana.
Pada turbin terjadi proses ekspansi adiabatis sehingga
ΔQ = 0 ΔEP dan ΔEK = 0
2. Konversi pada pompa
Pompa juga merupakan alat mesin konversi energi, tetapi mesin ini banyak diaplikasikan sebagai alat bantu proses konversi. Sebagai contoh pompa banyak dipakai alat sirkulasi air pada instalasi pembangkit daya tenaga uap. Pompa bekerja dengan penggerak dari luar. Jadi mesin ini adalah pengguna energi. Dibawah ini diberikan persoaalan tentang pompa sentrifugal sederhana.
ΔEP + ΔEK + ΔH + ΔQ = ΔW
dengan ΔEP + ΔEK + ΔQ = 0 ΔU=0 ΔH=ΔpV
maka kerja yang dibutuhkan pompa adalah
ΔW = ΔH = ΔU + ΔpV
ΔW = V [ P1 - P2 ]
Hukum Termodinamika 2
Tidak mungkin membuat siklus mesin yang menubah energi panas yang ditambahkan, semunya menjadi kerja. konsep efisiensi seperti yang telah disebutkan yaitu
n = Wnet / Qin dengan Wnet = Qin - Qout
 |
| Gambar 1.14 - Skema sederhana dari hukum termodinamika 2 |
Related Posts
Mau donasi lewat mana?
Donate with PaypalGopay-