MAKALAH PROSES ADIABATIK - WAHANA BELAJAR & BERBAGI ANEKA DOKUMEN PENDIDIKAN

MAKALAH PROSES ADIABATIK



BAB I
PENDAHULUAN



A.        Latar Belakang
Proses Adiabatik adalah suatu proses dimana tidak ada kalor yang dibiarkan mengalir kedalam atau keluar system ; Q = 0 . Situasi ini bisa terjadi jika system terisolasi dengan baik, atau proses terjadi dengan sangat cepat sehingga kalor mengalir sangat lambat, tidak memiliki waktu mengalir kedalam atau keluar. Pemuaian gas yang sangat cepat pada mesin pembakaran dalam merupakan salah satu contoh proses yang hamper adiabatic. Pemuaian adiabatic yang lambat dari gas ideal mengikuti kurva seperti gambar yang diberi label AC.

B.            Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, kita dapat merumuskan permasalahan yaitu apa yang dimaksud proses adiabatic pada thermodinamika?

C.           Maksud dan Tujuan
Sesuai dengan permasalahan diatas maksud dan tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan makalah ini yaitu kita dapat mengetahui dan memahami apa yang dimaksud dengan proses adiabatic pada thermodinamika.




BAB II
PROSES ADIABATIK

Pengertian Proses Adiabatik. Dalam fisika, proses adiabatik adalah sistem yang tidak melakukan pertukaran panas dengan lingkungannya. Ini berarti ketika sistem melakukan usaha – apakah gerakan atau kerja mekanik – itu idealnya tidak menjadikan lingkungan sekitarnya hangat atau dingin. Untuk sistem yang melibatkan gas, proses adiabatik biasanya membutuhkan perubahan tekanan untuk menggeser suhu tanpa mempengaruhi lingkungan sekitarnya. Dalam atmosfer bumi, massa udara akan menjalani ekspansi adiabatik dan mendingin, atau mereka akan mengalami kompresi adiabatik, dan memanas. Insinyur telah merancang berbagai mesin dengan proses yang setidaknya sebagian adiabatik.
Description: Pengertian Proses Adiabatik
Pengertian Proses Adiabatik
Sebuah proses adiabatik adalah proses termodinamika sistem tidak mendapatkan atau kehilangan panas ke lingkungan sekitarnya. Sebuah proses termodinamika dapat dipahami sebagai pengukuran perubahan energi dalam sebuah sistem, yang diambil dari keadaan awal ke keadaan akhir. Dalam aplikasi termodinamika, sistem mungkin setiap ruang yang jelas dengan satu set properti seragam, apakah planet, massa udara, mesin diesel, atau alam semesta. Sementara sistem memiliki banyak sifat termodinamika, yang penting di sini adalah perubahan suhu, diukur penambahan atau penurunan panas
Sebuah perubahan energi internal sistem akan terjadi setiap kali sistem yang melakukan usaha, seperti ketika sebuah mesin pembakaran internal yang disebabkan oleh pergerakan bagian-bagiannya. Dalam proses adiabatik dengan melibatkan gas atmosfer, seperti udara, kompresi gas dalam sistem menyebabkan gas untuk melakukan pemanasan, sementara perluasan mendinginkan itu. Beberapa mesin uap telah mengambil keuntungan dari proses ini untuk meningkatkan tekanan dan dengan demikian suhu, dan dianggap mesin adiabatik. Para ilmuwan mengklasifikasikan proses adiabatik – dari mesin ke sistem cuaca – adalah menurut apakah mereka reversibel atau tidak suhu aslinya.
Dalam proses adiabatik, perubahan suhu akan terjadi hanya karena usaha yang melakukan, tapi bukan karena kehilangan panas terhadap lingkungannya. Meningkatnya udara dingin tanpa kehilangan panas ke massa udara disekitarnya. Mendingin karena tekanan atmosfer, yang memampatkan dan memanaskan udara dekat dengan permukaan bumi, menurun sesuai dengan ketinggian. Ketika tekanan pada gas berkurang, akan mengembang, dan hukum termodinamika menganggap ekspansi menjadi usaha. Ketika massa udara mengembang dan melakukan kerja, tidak kehilangan panas ke massa udara lain yang mungkin memiliki suhu yang sangat berbeda, dan dengan demikian mengalami proses adiabatik.
Hal ini hampir mustahil untuk sistem adiabatik sempurna untuk ada, karena beberapa panas biasanya hilang. Ada persamaan matematika yang digunakan para ilmuwan untuk model proses adiabatik yang mengasumsikan sistem yang sempurna untuk kenyamanan. Ini harus disesuaikan ketika merencanakan mesin aktual atau perangkat. Kebalikan dari proses adiabatik adalah proses isotermal, dimana panas ditransfer di luar sistem untuk lingkungan sekitarnya. Jika gas mengembang bebas di luar sistem dengan tekanan diatur, itu mengalami proses isotermal.

Definisi
Selalu termodinamika sistem pertukaran panas dengan dunia luar, yaitu Q = 0 dalam proses. Persamaan gas ideal proses adiabatik kuasi-statis PVR = konstan, di mana p, V adalah tekanan gas ideal, volume, γ = cP / cV adalah kapasitas panas pada tekanan konstan dan panas perbandingan volume kapasitas konstan. Menurut hukum pertama termodinamika, proses adiabatik, sistem kerja eksternal yang dilakukan oleh jumlah yang sama dengan penurunan energi internal. Menurut hukum kedua termodinamika, dalam proses adiabatik reversibel, entropi sistem tidak berubah. Material dengan sistem yang baik untuk isolasi proses, atau isolasi karena prosesnya berlangsung terlalu cepat, waktu yang signifikan untuk proses pertukaran panas luar, dapat diperkirakan sebagai proses adiabatik. Misalnya mesin pembakaran internal, uap proses ekspansi silinder substansi kerja, tekanan dalam uap proses silinder turbin kompresi, proses ekspansi di nosel turbin, dan massa udara dalam proses lifting meteorologi, serta propagasi gelombang di udara, dll, Proses adiabatik dapat digunakan sebagai pengobatan.
Di dan tidak ada pertukaran panas antara lingkungan atau tidak ada pertukaran massa dalam kasus perubahan keadaan dari sistem. Banyak fenomena atmosfer penting dan perubahan adiabatik. Misalnya, di bagian bawah atmosfer, sering kali ada penurunan suhu dengan ketinggian, terutama hasil pencampuran dari isolasi udara. Penyebab uap air mengembun membentuk awan dan efek pendinginan hujan, terutama karena meningkatnya suhu udara turun ketika hasil, cerah, cuaca kering biasanya disebabkan oleh penurunan pemanasan dan udara efek pengeringan. Efek pendinginan udara naik dan tenggelam efek pemanasan udara terutama karena ekspansi adiabatik udara dan adiabatik hasil kompresi. Jika efek pemanasan oleh efek pendinginan dari sistem atau dengan radiasi dan konduksi pertukaran panas dengan sekitarnya terjadi, maka disebut proses non-adiabatik (diabaticprocess).

Jenis

Proses adiabatik adalah proses perubahan adiabatik ke sistem, dan sistem insulasi luar untuk pertukaran tanpa panas dan partikel, tetapi ada bentuk lain dari sistem pertukaran energi, adalah sebuah sistem tertutup. Proses adiabatik memiliki dua jenis kompresi adiabatik dan ekspansi adiabatik. Salah satu contoh umum adalah proses adiabatik temperatur nyala adiabatik, yang diasumsikan ketika api membakar dalam transfer panas ke luar keadaan apapun mencapai suhu. Pada kenyataannya, tidak ada rasa nyata yang memenuhi definisi proses adiabatis, proses adiabatik hanya perkiraan, kadang-kadang juga disebut pendekatan adiabatik.

Proses adiabatik dibagi menjadi proses reversibel (entropi adalah nol) dan proses ireversibel (entropi tidak nol) dua macam. Proses adiabatik reversibel adalah proses isentropik. Proses isentropik adalah kebalikan dari proses isotermal, dalam proses isotermal, panas maksimum ditransfer ke dunia luar, membuat sistem suhu konstan seperti biasa. Sejak termodinamika, suhu dan entropi adalah seperangkat variabel konjugasi, seperti proses isotermal dan isentropik dapat dianggap sebagai "konjugasi" dari proses a.

Jika perubahan dari sistem termodinamika cukup cepat untuk mengabaikan pertukaran panas dengan dunia luar, maka perubahan ini dapat dianggap sebagai proses adiabatik. Proses kuasi-statis kenaikan entropi dapat diabaikan, sehingga proses reversibel, tegasnya, dalam termodinamika, proses kuasi-statis dengan tidak ada perbedaan yang tegas antara proses reversibel, dalam beberapa literatur yang digunakan sebagai sinonim.
Demikian pula, jika sistem termodinamika perubahan cukup lambat bergantung pada pertukaran panas dengan luar untuk mempertahankan suhu konstan, maka, proses dapat dianggap sebagai proses isotermal.

Kompresi adiabatik
Kompresi adiabatik biasanya disebabkan oleh perubahan tekanan gas.
Kompresi adiabatik terjadi ketika tekanan naik, maka suhu gas akan naik. Sebagai contoh, pompa sepeda, pompa bisa merasakan suhu meningkat, hal ini dikarenakan tekanan gas meningkat cukup cepat untuk dipertimbangkan untuk proses demi adiabatik, panas tidak melarikan diri, dan dengan demikian kenaikan suhu. Hal ini dalam kompresi mesin diesel stroke yang mengandalkan prinsip kompresi adiabatik untuk memberikan ruang bakar gas campuran pengapian.

Ekspansi adiabatik
Ekspansi adiabatik biasanya disebabkan oleh perubahan tekanan gas.
Ekspansi adiabatik terjadi pada tetes tekanan udara, ketika suhu gas akan jatuh. Misalnya, ketika ban kempes, jelas bisa merasakan gas relatif dingin dirilis, hal ini karena penurunan tekanan gas dapat dianggap cukup cepat karena proses adiabatik, gas dapat diubah menjadi energi mekanik dalam suhu turun.

Ini variasi temperatur persamaan gas ideal negara dapat dihitung dengan akurat.
Pemecahan

Seperti ditunjukkan dalam proses ekspansi adiabatik (ditampilkan dalam warna hijau tebal), energi internal gas menjadi energi mekanik karena pekerjaan yang dilakukan (dengan warna biru) dan pengurangan gas untuk (gas non-Fermi, Bose gas) klasik persamaan adalah sebagai berikut , adalah multi-persamaan:

<math> PV ^ {\ gamma} = \ operatorname \ qquad </ math>

Dari yang:

P merupakan tekanan

V adalah volume

<math> \ gamma = \ frac {} {C_ C_} = \ frac {\ alpha 1} {\ alpha} </ math> adalah indeks Polytropic.

Cp mewakili panas spesifik.

Disajikan panas spesifik Cv

α adalah kebebasan total dibagi dengan 2. Untuk gas monoatomik (misalnya gas inert) yang bersangkutan, γ = 5/3, gas diatomik (seperti komponen utama yang merupakan atmosfer bumi nitrogen dan oksigen) dalam hal γ = 7/5.

Untuk proses adiabatik adalah: VT ^ α = C, C adalah konstanta, juga dapat ditulis:
TV ^ (γ - 1) = C



BAB III
PENUTUP

KESIMPULAN
proses adiabatik adalah sistem yang tidak melakukan pertukaran panas dengan lingkungannya. Ini berarti ketika sistem melakukan usaha – apakah gerakan atau kerja mekanik – itu idealnya tidak menjadikan lingkungan sekitarnya hangat atau dingin. Untuk sistem yang melibatkan gas, proses adiabatik biasanya membutuhkan perubahan tekanan untuk menggeser suhu tanpa mempengaruhi lingkungan sekitarnya. Dalam atmosfer bumi, massa udara akan menjalani ekspansi adiabatik dan mendingin, atau mereka akan mengalami kompresi adiabatik, dan memanas. Insinyur telah merancang berbagai mesin dengan proses yang setidaknya sebagian adiabatik



CONTOH SOAL DAN PENYELESAIAN


1. Diagram PV di bawah ini menunjukkan siklus pada suatu gas. Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gas!
Description: http://3.bp.blogspot.com/-SeUVUjnXCkk/TdXCtU5PWeI/AAAAAAAAAIU/c7bJkiqrOAw/s1600/Untitled.png
     Jawaban:
     Usaha (W) = luas daerah di bawah grafik PV
     W = {(3-1) x 105 } x (5-3) = 4 x 105 J

2. Suatu gas dalam wadah silinder tertutup mengalami proses seperti pada gambar di bawah ini.
Description: http://2.bp.blogspot.com/-Yf-IFLrxrl8/TdXDpCbr3_I/AAAAAAAAAIY/HEJHQ0PY8xQ/s200/Picture10.png

Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas pada:
    a. proses AB
    b. Proses BC
    c. proses CA
    d. Keseluruhan proses ABCA


Jawaban:
a.     Usaha dari A ke B sama dengan luas ABDE dan bertanda positif karena arah proses ke kanan
                (VB > VA ). 
                WAB = luas ABDE = AB x BD
                                    = (100-25) L x (300 kPa)
                                    = (75 x 10-3 m3) (300 x 103 Pa)
                                    = 22.500 J

     b. Usaha dari B ke C sama dengan negatif luas BCED karena arah proses ke kiri (VC < VB ).
                WBC  = - luas BCDE = - ½ (CE + BD) ED
                                  = - ½ (100+300) kPa x (100-25) L
                                  = - ½ (400 x 103 Pa) (75 x 10-3 m3)
                                  = -15 000 J = -15 kJ

    c. Usaha dari CA sama dengan nol karena CA dengan sumbu V tidak membentuk bidang (luasnya = 0).

    d. Usaha keseluruhan proses (ABCA) sama dengan usaha proses AB + usaha proses BC + usaha CA
                WABCA = 22 500 – 15 000 + 0 = 7500 J


3.  Suatu gas ideal berada di dalam wadah bervolume 3 liter pada suhu 270C. Gas itu dipanaskan dengan tekanan tetap 1 atmosfer sampai mencapai suhu 2270C. hitung kerja yang dilakukan gas!
Penyelesaian:
Diketahui:
PA = PB = 1 atm = 105 Pa
VA = 3 liter = 3 x 10-3 m3
TA = 273 + 27 = 300 K
TB = 273 + 227 = 500 K
Ditanya: W?
Jawab:
Pada proses isobarik (tekanan tetap) berlaku:
VA/TA = VB/TB
(3 x 10-3)/500 = VB/300
VB = 5 x 103 m3
Sehingga,
W = P (VB – VA) = (105) {(5x10-3) - (3x10-3)} = 202,6 J

4. Tiga mol gas memuai secara isotermal pada suhu 270C, sehingga volumenya berubah dari 20 cm3menjadi 50 cm3. Hitung besar usaha yang dilakukan gas tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
n = 3 mol
R = 8,314 J/mol K
T  = 270C + 273 = 300 K
V1 = 2 x 10-5 m3
V2 = 5 x 10-5 m3
Ditanya: W?
Jawab:
W = n R T ln V2/V1 = (3) (8,314) (300) ln 5 x 10-5/2 x 10-5 = 6852,94 J

5. Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)
 Penyelesaian:
Diketahui:

V2 = 4,5 m3
V1 = 2,0 m3
P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap

W = P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule





0 Response to "MAKALAH PROSES ADIABATIK"

Post a Comment