Formulasi Usaha Kalor dan Energi Dalam

a. Formulasi Usaha
Proses yang terjadi pada tekanan tetap disebut proses isobarik. Usaha W dapat dihitung dari persamaan: W=F.s dengan F adalah besar gaya dan s adalah besar perpindahan. Gaya F ditimbulkan oleh tekanan gas ρ yang bekerja pada bagian bawah pengisap, yang besarnya F=p.A, sehingga usaha W dapat ditulis: W=(p.A).s. Karena As sama dengan perubahan volum gas, ΔV=V2-V1, dengan V2 dan V1 adalah volum

akhir dan awal. Maka usaha W dapat dinyatakan oleh persamaan:
Usaha pada proses isobarik: W = p.ΔV = p(V2-V1)
Rumus W = p.ΔV pada persamaan diatas hanya dapat digunakan untuk menghitung usaha gas pada tekanan tetap (proses isobarik). Jika tekanan gas berubah, usaha W harus dihitung dengan cara integral. Secara

umum, usaha dihitung dengan persamaan integral berikut:
Rumus umum usaha gas: W = ∫ p dV
    b. Formulasi Kalor
Kalor yang diserap atau diberikan oleh sistem gas dapat dihitung dari rumus kalor:
Q = m.c.Δt   atau   Q = C.Δt
Dengan c adalah kalor jenis dan C adalah kapasitas kalor gas.
    c. Formulasi Energi Dalam
Telah kita ketahui bahwa untuk gas ideal, energy dalam gas sama dengan total energy kinetik dari seluruh molekul-molekul gas. Formulasi energy dalam adalah sebagai berikut:
Gas monoatomik: U = 3/2 NkT = 3/2 nRT
Gas diatomik: U = 5/2 NkT = 5/2 nRT

Dengan N = jumlah molekul
      N = besar mol
      K = tetapan Boltzman (k = 1,38 x 1023 J/K)
      R = tetapan umum gas (R = 8,31 J/mol = 8310 J/kmol).
    Tentu saja perubahan energy dalam ΔU untuk system yang berubah dari suhu awal T1 ke suhu akhir T2

dapat dinyatakan sebagai berikut:
Gas monoatomik: ΔU = 3/2 nRΔT = 3/2 nR(T2-T1)
Gas diatomic: ΔU = 5/2 nRΔT = 5/2 nR(T2-T1)
Dengan ΔU = U2 – U1.

    Persamaan diatas dengan jelas menunjukkan bahwa perubahan energi dalam sistem hanya bergantung pada suhu awal dan suhu akhir. Dengan kata lain, perubahan energi dalam ΔU hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir sistem, dan tidak bergantung pada lintasan yang ditempuh sistem untuk mencapai keadaan itu. Karena itu, energi dalam termasuk fungsi keadaan.

Posted in: Pelajaran