HUKUM 1 TERMODINAMIKA

Hukum I Termodinamika

            a. Pernyataan Hukum I Termodinamika

Hukum pertama termodinamika berhubungan dengan cara suatu sistem memperoleh energi dalam dari lingkungan atau kehilangan energi dalam ke lingkungan. Jika suatu sistem memperoleh energi Q dalam bentuk kalor dan pada saat yang sama kehilangan energi W dalam bentuk usaha, perubahan energi dalam karena kedua faktor ini dinyatakan oleh persamaan: ΔU = U₂ – U₁ = Q – W. Jadi, hukum pertama termodinamika adalah prinsip kekekalan energi yang diaplikasikan pada kalor, usaha, dan energi dalam.

            Hukum pertama termodinamika:

Energi dalam suatu system berubah dari nilai awal U₁ ke nilai akhir U₂ sehubungan dengan kalor Q dan usaha W:

ΔU = U₂ – U₁ = Q – W

(perubahan energi dalam (ΔU) sistem = kalor (Q) yang ditambahkan ke sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem)

Q adalah usaha positif jika sistem memperoleh kalor dan negatif jika kehilangan kalor. Usaha W positif jika usaha dilakukan oleh sistem dan negatif jika usaha dilakukan pada sistem.

            Beberapa sumber lain menuliskan hukum pertama termodinamika sebagai berikut:

ΔQ = ΔU + ΔW

ΔQ = kalor yang masuk / keluar sistem

ΔU = perubahan energi dalam

ΔW = usaha luar.

b. Hukum I pada Berbagai Proses Termodinamika Gas

·         Proses Isotermal

Pada proses isothermal, suhu awal gas T₁ sama dengan suhu akhir gas T₂ (atau T₂ = T₁).

Dengan demikian, ΔU = ³/₂ nRT = 0. Hukum pertama termodinamika memberikan:

ΔU = Q – W;     0 = Q – W     atau   Q = W

Pada proses isothermal: ΔU = 0 dan Q = W

·         Proses Isokhorik

Pada proses isokhorik, volum gas tetap (V₁ = V₂ atau ΔV = 0), sehingga usaha W = 0.

Hukum pertama termodinamika memberikan:

ΔU = Q – W;     ΔU = Q – 0     atau    ΔU = Q

Pada proses isokhorik: W = 0 dan ΔU = Q

·         Proses Adiabatik

     Pada proses adiabatik, Q = 0, sehingga hukum pertama memberikan:

ΔU = Q – W;     ΔU = 0 – W     atau   ΔU = -W

Pada proses adiabatik: Q = 0 dan ΔU = -W

Karena W

U₂ -U₁ = -W

Bila W negatif ( -W = sistem ditekan ) usaha dalam sistem (U ) bertambah. Sedangkan hubungan antara suhu mutlak dan volume gas pada proses adibatik, dapat dinyatakan dengan persamaan :

T.Vg-1 = konstan     atau     T₁.V1g-1 = T₂.V₂g-1

Usaha yang dilakukan pada proses adiabatik adalah :

W = m . c_v ( T₁ - T₂ )     atau      W =  ( V₂g-1 - V1g-1 )

Juga berlaku persamaan : P₁.V1g = P₂.V₂g

·         Proses Isobarik

Pada proses isobarik: Q = ΔU + p.ΔV