Suhu Virtual & Hukum I Termodinamika

Andi Syahid Muttaqi

Suhu Virtual

Suhu yang harus dimiliki oleh udara kering agar memiliki kerapatan yang sama seperti udara lembab pada tekanan yang sama.

Udara yang ada di sekitar kita sebenarnya adalah udara lembab yang merupakan percampuran antara udara kering dengan uap air.

Berat molekul udara lembab lebih kecil daripada udara kering Rm > Rd

Persamaan Status:p.α = Rm.T

Pd.αd = Rd.T

e.αv = Rv.T

Rd Rv

Rm

Untuk menghindari penggunaan Rm pada (p.α = Rm.T) , kita dapat menggunakan Rd asalkan suhu yang digunakan adalah Tv.

Misalkan: Udara lembab dengan volume V, suhu T dan tekanan P mempunyai massa udara kering md dan massa uap air mv

ρ = m/V = (md + mv)/V

ρ = md/V + mv/V = ρ’d + ρ’v

Persamaan Status:Uap air : e = Rv.ρ’v.T

Udara kering : pd = Rd.ρ’d.T

e dan pd merupakan tekanan parsial.Dalam Hukum Dalton:

p = Σpi = pd + e maka:

Persamaan status untuk udara lembab (udara yang ada di sekitar kita) dapat menghindari penggunaan Rm menggunakan Rd menjadi:

p = ρ.Rd.Tv Sehingga, untuk mencari suhu virtual (Tv):

ε)(1pe1

T vT

Dengan kata lain, Tv adalah T udara kering pada p sama, memiliki ρ yang sama dengan udara lembab.

p = ρm.Rm.T

pd = ρd.Rd.Tv

ρm=ρd

Rm.T=Rd.Tv

p.α=Rd.Tv

Hukum I Termodinamika

Merupakan Hukum Kekekalan Energi.“Energi tidak dapat diciptakan atau

dimusnahkan tetapi diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”.

Energi: Kapasitas sistem untuk melakukan kerja

Suatu benda itu: memiliki energi kinetik dan potensial makroskopik memiliki energi internal (dari energi kinetik dan

potensial molekul-molekul atau atom-atomnya)Peningkatan energi internal dalam gerakan

molekul akan mengakibatkan peningkatan suhu.

Perubahan energi potensial molekul-molekul disebabkan karena perubahan letak kedudukan molekul-molekul.

Energi internal (u) adalah energi total dari semua molekul di dalam sebuah benda.

Misalkan: Satu unit massa benda diberi kalor sebesar q (Joule), maka benda akan melakukan kerja eksternal w (Joule), sisa energi yang ada sebesar q – w (Joule).

Jika tidak ada perubahan energi makroskopik, maka energi internal harus meningkat sebesar q – w:

q – w = u2 – u1

u2 : energi internal akhir

u1 : energi internal awalDalam bentuk differensial ditulis:

δq – δw = du

Hukum I Termodinamika:δq = du + p.dα .... (1)

Konsep Panas Spesifik

Panas spesifik adalah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu sistem sebesar 1o (tanpa mengalami perubahan fase)

Panas spesifik:o Saat volume konstano Saat tekanan konstan

dTδq

Hukum I Termodinamika:δq = cv.dT + p.dα ....(2)

δq = cp.dT – α.dp ....(3)

Catatan: cv + R = cp

cvd = 717 J.kg-1.K-1

cpd = 1004 J.kg-1.K-1

Entalpi

Jika sejumlah panas diberikan kepada benda saat p konstan sehingga volume spesifik meningkat dari α1 ke α2.

Kerja yang dilakukan p(α2 – α1)

δq = (u2 – u1) + p(α2 – α1)

= (u2 + p.α2) – (u1 + p.α1)

= h2 – h1

h = entalpi satu unit massa benda

h = u + p.α

Dalam bentuk differensial:dh = du + d(p.α)dh = du + p.dα + α.dpdu = dh – p.dα – α.dp

Hukum I Termodinamika:δq = du + p.dα

= dh – p.dα – α.dp + p.dα= dh – α.dp= cp.dT – α.dp

sehingga:dh = cp.dT

h = cp.T

Panas LatenAda kalanya panas yang diberikan tetapi tidak

mengakibatkan perubahan suhu, hanya mengalami perubahan fase.

Misalkan: Panas diberikan pada es pada p normal dan T = 0 oC, suhu es tetap konstan, tetapi es menjadi mencair (mengalami perubahan fase).

Jadi, panas laten adalah panas yang dibutuhkan untuk mengubah satu unit massa suatu zat untuk berubah fase tanpa mengalami perubahan suhu.

TERIMAKASIH