Hukum 1 Termodinamika dan Kapasitas Kalor Gas

HUKUM 1 TERMODINAMIKA DAN KAPASITAS KALOR GAS

 

1. Hukum 1 Termodinamika

Hukum 1 Termodinamika menyatakan bahwa:

“Sejumlah kalor Q yang diterima dan usaha W yang dilakukan terhadap suatu gas dapat digunakan untuk mengubah energi dalam”.

Secara matematis dapat dituliskan:

Q = ΔU + W

Dengan ketentuan, jika:

Q (+)        → sistem menerima kalor

Q (-)         → sistem melepas kalor

W (+)        → sitem melakukan usaha

W (-)         → sistem dikenai usaha

ΔU (+)      → terjadi penambahan energi dalam

ΔU (-)       → terjadi penurunan energi dalam

2. Kapasitas Kalor Gas

a.  Konsep Kapasitas Kalor Gas

Kapasitas kalor merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur suatu zat sebesar satu kelvin atau satu derajat celsius.

Secara matematis dapat dituliskan:



dengan C = kapasitas kalor (J/K atau J/^oC)

Kalor jenis merupakan kapasitas kalor tiap satuan massa. Secara matematis dapat ditulis.



dengan c = kalor jenis (J/kg K atau J/kg^oC)

Kalor jenis molar merupakan kapasitas kalor tiap mol, dinyatakan:



dengan c* = kalor jenis molar (J/mol K atau J/mol^oC)

b.  Macam-Macam Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor gas pada tekanan tetap C_p adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suatu zat sebesar satu kelvin dan tekanan tetap.

Persamaanya adalah:          

Kapasitas kalor gas pada volume tetap C_v adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat sebesar satu kelvin pada volume tetap.

Persamaanya adalah:            

Hubungan C_p dan C_v adalah:             C_p – C_v = nR

Dari berbagai persamaan, usaha dapat dinyatakan:



Untuk kalor jenis molar, persamaan matematisnya:               c_p^* = c_v^* + R



Tetapan Laplace (γ) merupakan perbandingan C_p terhadap C_v. Untuk gas monoatomiknya γ=1,67 sedangkan gas diatomik γ=1,4.

 

Contoh Soal:

1. Sebuah gas dalam ruang tertutup melepaskan kalor ke lingkungan sebesar 1000 kalori dan melakukan usaha 2000 joule. Berapakah perubahan energi dalam gas ? ( 1 kalori = 4,2 J)

Penyelesaian:

Diketahui:                        Q = -1000 kalori = -4200 J

W = +2000 J

Ditanyakan:          ΔU

Jawab:

ΔU    =  Q – W

= -4200 J – (+2000 J)

= -6200 J

2. Gas hidrogen dipanaskan dari suhu 300 K sampai 312 K dalam bejana yang bebas memuai. Kalor yang dibutuhkan dalam proses itu 2,4 kJ. Tentukan kapasitas kalor hidrogen!

Penyelesaian:

Diketahui:           ΔT = 312 K – 300 K = 12 K

Q_p = 2,4 kJ = 2400 J

Ditanyakan:          C_p

Jawab:



 

 

Tweet