Beranda > Thermodinamika > Usaha Batas Sistem Bergerak (Moving Boundary Work)

Usaha Batas Sistem Bergerak (Moving Boundary Work)

Bentuk usaha ini ditemui pada peralatan piston-silinder. Pada peralatan piston-silinder, piston akan bergerak maju mundur akibat adanya ekspansi dan kompresi gas didalam silinder.
Mari kita tinjau sistem piston-silinder berikut.
Dalam proses ini tekanan gas memberikan menekan piston tegak lurus permukaan piston.
Besarnya tekanan yang diberikan adalah sebesar P=F/A dengan kata lain besarnya gaya aksi dari teknanan yang diberikan adalah F = P.A. Dengan demikian besarnya usaha yang dilakukan dalam jarak ds adalah
Diferensial volume merupakan perkalian antara luas permukaan A dengan diferensial perpindahan ds dimana dV=  A ds
Sehingga diferensial usaha yang dilakukan selama proses dirumuskan dengan:
Dengan sudut pandang lain, besarnya usaha yang dilakukan dapat dirumuskan dengan cara sebagai berikut:
Jenis-jenis usaha batas bergerak
1. Proses volume konstan (isokhorik)
Pada proses isokhorik, volume sistem pada state 1 dan state 2 adalah tetap sama (tidak berubah) selama terjadinya proses, sehingga nilai dV = 0.
Akibatnya, persamaan usaha batas bergerak akan menjadi:
Pertanyaan:  Jika fluida yang digunakan dalam sistem adalah gas ideal, apa yang terjadi pada suhu gas selama proses isokhorik pada gambar diatas?
Jawab: Pada ideal gas, untuk volume tetap maka hubungan P1V1T1 = P2V2T2 akan menjadi P1T1=P2T2. Sehingga nilai T2 adalah: T2=P1T1/P2. Dengan demikian besarnya nilai T2 adalah sebesar (P1/P2) T1. . Dari gambar diatas terlihat terjadi penurunan nilai P dari P1 menjadi P2. Karena P2 < P1 maka sudah dapat dipastikan nilai T2 < T1. Artinya pada proses tersebut akan terjadi penurunan suhu.
2. Proses Isobarik
Proses isobarik adalah proses yang terjadi pada tekanan konstan. Pada proses ini tekanan selama berlangsungnya proses dari state 1 ke state 2 selalu sama sebagaimana gambar berikut:
Rumusan yang digunakan untuk menentukan total usaha selama proses adalah sebagai berikut:
Pertanyaan:
1. Pada gambar di atas, sistem akan mengkonsumsi usaha atau memproduksi usaha?
2. Bagaimana suhu sistem setelah tercapai keadaan di state2?
3. Proses isothermik (Proses dengan suhu tetap)
Proses isothermik adalah proses yang berjalan pada suhu yang tetap. Contoh paling umum proses ini terjadi pada saat terjadinya perubahan dari keadaan saturated liquid menjadi saturated favor.
Dalam proses ini, suhu pada state 2 sama dengan suhu di state 1.

Pada proses isothermik menggunakan gas ideal maka persamaan gas ideal untuk menentukan nilai V dari state 1 ke state 2 adalah sebagai berikut:

Gas ideal:

Pv=RT

PV/m = RT

PV = m RT

Karena nilai T konstan, R konstan dan m konstan, maka persamaan dapat ditulis dengan:

PV=C atau P = V/C

Sehingga nilai total usaha dari state 1 ke state 2 dicari dengan rumusan sebagai berikut:

4.Proses Polytrofis (Polythropic Process)
Selama proses ekspansi atau kompresi pada gas riil, tekanan dan volume sering di relasikan melalui persamaan
Dimana n dan C adalah konstanta. Proses seperti ini disebut dengan proses polytrofis.
Nilai eksponen untuk n bervariasi dari minus tak berhingga hingga plus tidak berhingga tergantung pada prosesnya. Beberapa nila umum untuk n diberikan sebagai berikut:
•Constant pressure =  0
•Constant volume  ¥
•Isothermal & ideal gas  =V1
•Adiabatic & ideal gas  k = CP/CV
Usaha batas bergerak pada proses polytrofis diperoleh dengan mensubtitusi hubungan tekanan-volume ke persamaan usaha batas bergerak sebagai berikut:
Untuk gas ideal yang mengalami proses polytrofis, nilai usaha batas bergerak adalah:
  1. Belum ada komentar.
  1. No trackbacks yet.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: