Termodinamika

Hukum Pertama Termodinamika

Perubahan energi dalam:

Keterangan:

·         :Perubahan energi dalam (Joule)

·         U₂:Energi dalam pada keadaan akhir (Joule)

·         U₁:Energi dalam pada keadaan awal (Joule)

Usaha yang dilakukan oleh gas pada tekanan tetap:

Keterangan:

·        p: Besarnya tekanan (atm)

·        : Perubahan volume (liter)

Rumus umum usaha yang dilakukan gas:

Penghitungan energi dalam:

·        Gas monoatomik:

·        Gas diatomik:

Proses-proses termodinamika gas

Proses isobarik

Diagram proses isobarik. Daerah berwarna kuning sama dengan usaha yang dilakukan.

Proses isobarik adalah perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.

Persamaan keadaan isobarik:

Usaha yang dilakukan pada keadaan isobarik:

Proses isokhorik

Digram proses isokhorik. Grafiknya berupa garis lurus vertikal karena volumenya tidak berubah. Tidak ada usaha yang dilakukan pada proses isokhorik.

Proses isokhorik adalah perubahan keadaan gas pada volume tetap.

Persamaan keadaan isokhorik:

Proses isotermis/isotermik

Proses isotermik. Daerah berwarna biru menunjukkan besarnya usaha yang dilakukan gas.

Proses isotermik adalah perubahan keadaan gas pada suhu tetap.

Persamaan keadaan isotermik:

Usaha yang dilakukan pada keadaan isotermik:

·        Dari persamaan gas ideal

·        Rumus umum usaha yang dilakukan gas:

maka:

karena    bernilai tetap, maka:

Ingat integral ini!

maka persamaan di atas menjadi

maka menjadi:

Proses adiabatik

Proses adiabatik. Warna biru muda menunjukkan besarnya usaha yang dilakukan.

Proses adiabatik adalah perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor yang masuk maupun keluar dari sistem.

Persamaan keadaan adiabatik:

Tetapan Laplace:

karena  , maka persamaan diatas dapat juga ditulis:

Usaha yang dilakukan pada proses adiabatik:

Dinamika rotasi

Torsi

 

Sebuah partikel yang terletak pada posisi r relatif terhadap sumbu rotasinya. Ketika ada gaya F yang bekerja pada partikel, hanya komponen tegak lurusF_⊥ yang akan menghasilkan torsi. Torsi τ = r × F ini mempunyai besar τ = |r| |F_⊥| = |r| |F| sinθ yang arahnya keluar bidang kertas.

Torsi atau momen gaya adalah hasil kali antara gaya F dan lengan momennya. Torsi dilambangkan dengan lambang .

 

Satuan dari torsi adalah Nm (Newton meter).

Momen inersia

Momen inersia adalah hasil kali partikel massa dengan kuadrat jarak tegak lurus partikel dari titik poros.

Satuan dari momen inersia adalah kg m² (Kilogram meter kuadrat).

Besaran momen inersia dari beberapa benda.

Benda	Poros	Gambar	Momen inersia
Batang silinder	Poros melalui pusat
Batang silinder	poros melalui ujung
Silinder berongga	Melalui sumbu
Silinder pejal	Melalui sumbu
Silinder pejal	Melintang sumbu
Bola pejal	Melalui diameter
Bola pejal	Melalui salahsatu garis singgung
Bola berongga	Melalui diameter

Hubungan antara torsi dengan momen inersia

Hukum II Newton tentang rotasi

Keterangan:

·         I : momen inersia (kg m²)

·         α : percepatan sudut (rad/s²)

: torsi (Nm)