Hukum I Termodinamika

1. Hukum ini diterapkan pada gas, khususnya gas ideal
   
   PV = n R T
   P . DV + -V . DP = n R DT
   
   
2. Energi adalah kekal, jika diperhitungkan semua bentuk energi yang timbul.
   
   
3. Usaha tidak diperoleh jika tidak diberi energi dari luar.
   
   
4. Dalam suatu sistem berlaku persamaan termodinamika I:
   
   DQ = DU+ DW
   
   DQ = kalor yang diserap
   DU = perubanan energi dalam
   DW = usaha (kerja) luar yang dilakukan

DARI PERSAMAAN TERMODINAMIKA I DAPAT DIJABARKAN:

1. Pada proses isobarik (tekanan tetap) ® DP = 0; sehingga,
   
   DW = P . DV = P (V₂ - V₁) ® P. DV = n .R DT
   
   

   DQ = n . Cp . DT	® maka Cp = 5/2 R (kalor jenis pada tekanan tetap)
   DU-= 3/2 n . R . DT

   
   
2. Pada proses isokhorik (Volume tetap) ® DV =O; sehingga,
   
   DW = 0 ® DQ = DU
   
   

   DQ = n . Cv . DT	® maka Cv = 3/2 R (kalor jenis pada volume tetap)
   AU = 3/2 n . R . DT

   
   
   
3. Pada proses isotermik (temperatur tetap): ® DT = 0 ;sehingga,
   
   DU = 0 ® DQ = DW = nRT ln (V₂/V₁)
   
   
4. Pada proses adiabatik (tidak ada pertukaran kalor antara sistem dengan sekelilingnya) ® DQ = 0 Berlaku hubungan::
   
   PV^g = konstan ® g = C_p/C_v ,disebut konstanta Laplace
   
   
   
5. Cara lain untuk menghitung usaha adalah menghitung luas daerah di bawah garis proses.
   
   

   Gbr. Isobarik	Gbr. Isotermik	Gbr. Adiabatik

   
   Usaha pada proses a ® b adalah luas abb*a*a
   
   Perhatikan perbedaan grafik isotermik dan adiabatik ® penurunan adiabatik lebih curam dan mengikuti persamaan PV^g= C.
   
   Jadi:
   1. jika DP > DV, maka grafik adiabatik.
   2. jika DP = DV, maka grafik isotermik.

Catatan:

Jika sistem menerima panas, maka sistem akan melakukan kerja dan energi akan naik. Sehingga DQ, DW ® (+).

Jika sistem menerima kerja, maka sistem akan mengeluarkan panas dan energi dalam akan turun. Sehingga DQ, DW ® (-).

1. Untuk gas monoatomik (He, Ne, dll), energi dalam (U) gas adalah
   
   U = E_k = 3/2 nRT ® g = 1,67
   
   
2. Untuk gas diatomik (H₂, N₂, dll), energi dalam (U) gas adalah
   
   

   Suhu rendah (T £ 100ºK)	U = Ek = 3/2 nRT	® g = 1,67	® Cp-CV=R
   Suhu sedang	U = Ek =5/2 nRT	® g = 1,67
   Suhu tinggi (T > 5000ºK)	U = Ek = 7/2 nRT	® g = 1,67