soal dan pembahasan termodinamika

1)Jelaskan bagiamana sistem dapat dikatakan dalam keadaan setimbang? Jawab : Keadaan suatu sistem ditentukan oleh molekul-molekul didalam batas sistem. Molekul-molekul akan mengalami perubahan keadaan secara berkesinambungan selama terjadi interaksi satu sama lain. Apabila kemudian sistem diisolasi dan molekul- molekulnya dibiarkan saling berinteraksi, sistem akan mengalami perubahan keadaan yang terukur secara makroskopik. Tetapi, setelah beberapa saat, perubahan yang tadinya adapat diamati, berhenti, namun kegiatan makroskopik berlangsung terus. Pada saat ini keadaan makroskopik telah mencapai keadaan kestimbangan dan berbagai besaran makroskopik yang terukur yang telah mempunyai nilai tertentu menjadi konstan. Sifat didefinisikan hanya jika sistem berada dalam keadaan kesetimbangan. Suatu campuran gas yang dinytakana dalam komposisi, massa, tekanan dan volume dari percobaan ditemukan bahwa untuk massa dan komposisi konstan, harga volume dan tekanan sistem dapat berbeda-beda. Jika tekanan dibuat tetap, volumenya dapat diubah-ubah, demikian pula sebaliknya. Sehingga dapat dikatakan tekanan dan volume merupakan koordinat bebas. Jadi pemerian dengan sistem untuk massa tetap dan komposisi tetap masing-masing hanya memerlukan sepasang koordinat bebas. Jadi, sistem akan mencapai keadaan kesetimbangan apabila sistem memiliki sepasang koordinat bebas yang konstan selama kondisi eksternal tidak berubah. 2)Jelaskan jenis-jenis termometer yang lazim digunakan ! Jawab : 1. Termometer Gas Volume Tetap Sesuai dengan namanya, termometer ini dibuat berdasarkan pada perubahan tekanan gas karena adanya perubahan temperatur. Volume gas dapat membesar karena kenaikan temperatur yang diikuti oleh penurunan tekanan gas dan dapat mengecil karena penurunan temperatur yang diikuti oleh kenaikan tekanan gas. Jadi, pada termometer gas volume tetap, thermometric property-nya adalah tekanan gas (p) yang diwakili oleh perubahan panjang kolom air raksa (raksa). Ini berarti p = p ( T ). 2. Termometer Gas Tekanan Tetap Termometer gas tekanan tetap dibuat berdasarkan pada perubahan volume gas yang berubah karena adanya perubahan temperatur. Pada proses volume tetap, kenaikan temperatur mengakibatkan tekanan gas naik dan sebaliknya penurunan temperatur akan mengakibatkan tekanan gas menurun. Pada proses tekanan tetap, volume gas akan bertambah jika temperatur gas naik dan sebaliknya volume gas akan mengecil jika temperatur gas turun. Jadi, pada termometer gas tekanan tetap, thermometric property-nya adalah volume gas (V) yang diwakili oleh panjang kolom air raksa. Ini berarti V = V ( T ). 3. Termometer Cairan Termometer cairan dibuat berdasarkan pada perubahan volume cairan karena adanya perubahan temperatur. Namun karena luas penampang kolom cairan A dipandang tetap, maka perubahan volume cairan dapat diwakili oleh perubahan tinggi kolom cairannya. Ini berarti Thermometric Property-nya adalah panjang atau tinggi kolom cairan, sehingga dapat diperoleh L = L ( T ). 4. Termometer Hambatan Listrik Termometer hambatan jenis dibuat berdasarkan pada perubahan hambatan jenis suatu penghantar karena adanya perubahan temperatur. Ini berarti Thermometric Property-nya adalah hambatan suatu konduktor, sehingga R = R ( T ). 5. Termometer Termokopel Termometer termokopel dibuat berdasarkan pada: (1) adanya gaya gerak listrik (ggl) Seebeck, (2) adanya ggl Peltier, dan (3) adanya ggl Thomson pada sambungan dua logam yang berbeda jenisnya, serta (4) adanya perubahan temperatur pada sambungan dua logam. 6. Pirometer Optik Pirometer Optik (Optis) merupakan termometer sekunder, dalam arti pirometer optik digunakan untuk mengukur temperatur di atas 10000C sampai 12000C. 3)Mengapa Termodinamika disebut sebagai ilmu Eksperimen? Jawab : Karena sesuatu dapat dikatakan Eksperimen apabila menunjukkan: 1. Apabila suatu sistem ada dalam keadaan setimbang termodinamis, maka setiap Koordinat dapat dinyatakan sebagai fungsi dua koordinat lainnya. 2. Hanya ada dua diantara kedelapan koordinat sistem yang merupakan variabel bebas Sistem. 3. Dalam keadaan setimbang termodinamis berlaku hubungan f (x, y, z) = 0. 4)Mesin carnot bekerja pad suhu tinggi 6000K. untuk menghasilkan kerja mesin menyerap kalor 600 Joule dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan mesin adalah… Joule. Jawab : Diketahui : Q1 = 600 J T2 = 4000K T1 = 6000K Ditanya : W…? Pembahasan : W = 1 - T2 Q1 T1 W = 1 – 400 600 600 W = 600 – 400 600 600 600 W = 200 600 600 600 .W = 120000 W = 120000 600 W = 200 Joule. 5)Mengapa mesin kalor dan mesin pendingin dinilai kinerja mesinnya saja, jelaskan alasannya berdasarkan teori yang ada! Jawab : => Mesin kalor merupakan suatu siklus apabila kalor yang masuk ke dalam sistem lebih besar daripada kalor yang keluar sistem dan usaha yang dilakukan sistem. Persamaan :             W = Q1 – Q2 => Sedangkan mesin pendingin menyerap energi panas dari dalam suatu ruang dan kemudian menyedot dan membuangnya ke lingkungan. Energi yang dibuang ke lingkungan itu suhunya lebih tinggi.