UAS THERMODINAMIKA

PEMBAHASAN UAS

A.     Sistem Thermodinamika dalam Tubuh Manusia

Kerja dilakukan saat seseorang beraktivitas seperti bekerja, berjalan, berolah raga, mengangkat beban yang berat. Kerja membutuhkan energi. Energi juga dibutuhkan untuk pertumbuhan sel, untuk menggantikan sel-sel lama yang tua dan sudah rusak. Proses perubahan energi dalam mahluk hidup atau organisme disebut metabolisme.

ΔU = Q – W

Kerja yang dilakukan oleh tubuh manusia, umumnya ditandai dengan penurunan energi dalam tubuh juga temperatur tubuh. Untuk mencapai kesetimbangan ada energi yang perlu ditambahi atau dikurangi. Energi dalam tubuh Q tidak hanya diberikan kepada organisme, karena subu tubuh biasanya lebih tinggi maka kalor Q dari tubuh akan bergerak ke luar menuju lingkungan. Energi dalam tubuh bersumber dari makanan (energi potensial kimia).

Pada sistem tertutup, energi dalam hanya berubah dalam bentuk aliran kalor atau kerja yang dilakukan. Pada sistem terbuka, (seperti hewan) energi dalam dapat mengalir ke luar dan ke dalam sistem. Kecepatan metabolisme adalah kecepatan di mana energi dalam di ubah di dalam sistem (tubuh). Kecepatan ini dinyatakan dalam watt atau kkal/jam.

Untuk manusia dengan massa tubuh rata-rata 65 kilogram berikut tabel kecepatan metabolisme :

Kegiatan	Kecepatan metabolism (perkiraan pendekatan)
	Kkal/jam	Watt
Tidur	60	70
Duduk tegak, bekerja di meja, bersantai	100	115
Kegiatan ringan (makan, berpakaian, pekerjaan rumah tangga)		230
Kegiatan sedang (bermain tenis, berjalan)	400	460
Berlari (15 km/jam)	1000	1150
Bersepeda (balap sepeda)	1100	1270

B.      Alphabet Yunani

No	Lambang Alfabet Yunani		Cara Baca
	Huruf Kapital	Huruf Kecil
1.	Α	α	Alfa
2.	Β	β	Beta
3.	Γ	γ	Gamma
4.	Δ	δ	Delta
5.	Ε	ε	Epsilon
6.	Ζ	ζ	Zeta
7.	Η	η	Eta
8.	Θ	θ	Theta
9.	Ι	ι	Iota
10.	Κ	κ	Kappa
11.	Λ	λ	Lambda
12.	Μ	μ	Mu
13.	Ν	ν	Nu
14.	Ξ	ξ	Xi
15.	Ο	ο	Omikron
16.	Π	π	Pi
17.	Ρ	ρ	Rho
18.	Σ	σ	Sigma
19.	Τ	τ	Tau
20.	Υ	υ	Upsilon
21.	Φ	φ	Phi
22.	Χ	χ	Chi
23.	Ψ	ψ	Psi
24.	Ω	ω	Omega

C.      Kemungkinan Perpindahan Suhu dari resorvoir bersuhu rendah ke resorvoir bersuhu tinggi

Mesin kalor yang telah dibahas sebelumnya menyatakan :

§ kalor diserap dari sumbernya pada temperatur tinggi (Q_h)

§ Usaha dilakukan oleh mesin kalor (W).

§ Kalor dilepas pada temperatur rendah (Qc).

Dari kenyataan ini menujukkan bahwa efisiensi mesin kalor tidak pernah berharga 100 %. karena Qc selalu ada dalam setiap siklus. Dari sini Kelvin-Planck menyatakan :

“Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor, yang beroperasi pada suatu siklus, hanyalah mentransformasikan ke dalam usaha semua kalor yang diserapnya dari sebuah sumber”.

   Temperatur tinggi,Th                     Temperatur tinggi, Th        

                             

                      Q_h                                                        Q_h                  

 

                                       W                                                       W

 

                      Qc

          Temperatur rendah, Tc                      Temperatur rendah, Tc

                   Mesin kalor                                               Mesin kalor yang tidak mungkin

Sebuah heat pumps (atau refrigerator), menyerap kalor Qc dari reservoir dingin dan melepaskan kalor Qh ke reservoir panas. Dan ini hanya mungkin terjadi bila ada usaha/kerja yang dilakukan pada sistem. Clausius menyatakan :

            “Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan tidak ada efek lain, selain daripada menyampaikan kalor secara kontinyu dari sebuah benda ke benda lain yang bertemperatur lebih tinggi”.

   Temperatur tinggi,Th                     Temperatur tinggi, Th        

 

                      Q_h                                                        Q_h                  

 

                                       W                                                    

 

                      Qc                                                        Qc

          Temperatur rendah, Tc                      Temperatur rendah, Tc

               Refrigerator                                                  Refrigerator yang tak mungkin

Secara alami, kalor tidak mungkin mengalir dari objek dingin ke objek panas .

D.     Kaitan Formulasi Matematis dari Grafik dengan Hukum II Termodinamika

Hukum thermodinamika merupakan kesimpulan dari pengamatan-pengamatan tentang arah proses ini. Pengamatan-pengamatan tersebut menghasilkan perumusan sebagai berikut.

1.      Mesin kalor yang bekerja pada suhu tinggi (T₂) dan suhu rendah (T₁) mempunyai efisiensi maksimum sebesar efisiensi Carnot yaitu:

h = (1-T2/T1) x 100 %

 

2.      Perumusan Kelvin-Planck, tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, mengambil kalor dari sebuah sumber (resovoir) dan mengubah kalor menjadi usaha.

3.      Perumusan Clausius, kalor dapat mengalir secara spontan dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Tetapi sebaliknya kalor tidak dapat mengalir secara langsung.Grafik Clayperon

E.     Koefisien performa mesin pendingin

Kerja mesin pendingin yaitu memindahkan kalor (DQ) dari reservoir bersuhu rendah (T_L) ke reservoir bersuhu tinggi (T_H). Untuk melakukannya dibutuhkan suatu usaha (DW). Maka koefisien performance mesin pendingin diperoleh adalah perbandingan antara kalor (Q_L) dengan usaha (DW), secara matematis diformulasikan :

Berdasarkan siklus Carnot  , maka koefisien performance adalah :