Proses Termodinamika: Pengertian Isobaric Isothermal Isokorik Adiabatic Contoh Soal Rumus Perhitungan 10

Pengertian Proses Isobaric, Isothermal, Isokorik dan Adiabatic. Proses Termodinamika adalah perubahan keadaan gas, yaitu tekanan, volume dan suhunya. Perubahan ini diiringi dengan perubahan kalor, usaha dan energi dalamnya. Proses- proses yang memiliki sifat- sifat khusus yaitu isobaric, isothermal, isokorik dan adiabatic.


Proses Isobarik

Proses isobarik adalah proses perubahan yang dialami gas pada tekanan system selalu dipertahankan tetap atau ΔP = 0. Pada garis P – V proses isobarik dapat digambarkan seperti ditunjukkan pada Gambar.

Proses Isobarik, Proses Perubahan Gas pada Tekanan System Tetap.png
Proses Isobarik, Proses Perubahan Gas pada Tekanan System Tetap.png

Rumus Proses Isobarik – Termodinamika

Usaha proses isobarik dapat ditentukan dari luas kurva di bawah grafik P – V. Usaha atau energi yang dilakukan oleh gas selama proses isobaric dapat diformulasikan dengan rumus persamaan berikut:

W = P (V2 – V1) = P (ΔV)

W = usaha/ kerja/ tenaga

P = tekanan

V1= volume awal

V2  = volume akhir

Contoh Soal Perhitungan Rumus Proses Isobarik.

Suatu gas dengan volume 1,2 liter secara perlahan dipanaskan pada tekanan konstan 1,5 x 105 N/m2  sampai volumenya menjadi 2 liter. Hitung besarnya usaha yang dilakukan oleh gas tersebut.

Diketahui:

V1 = 1,2 L,

V2 = 2 L, dan

P = 1,5 × 105 N/m2.

1 liter = 1 dm3 = 10–3 m3

Rumus Menentukan Usaha Gas Pada Tekanan Tetap Isobarik

Usaha yang dilakukan gas pada tekanan tetap (isobarik) dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

W = P (V2V1) =

W = (1,5 × 105 N/m2) (2 – 1,2) × 10–3 m3

W = 120 joule

Jadi, Usaha yang dilakukan oleh sistem gas adalah 120 J

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Proses Isotermis / Isotermal

Proses isotermis adalah proses perubahan yang dialami gas pada suhu system selalu dipertahankan konstan atau ΔT = 0. Pada proses isotermis /Isotermal ini berlaku hukum Boyle seperti berikut:

P1 V1 = P2 V2

Secara grafis, Perilaku Proses isotermis/ isotermal  ditunjukkan  oleh grafik seperti pada Gambar.

Proses Isotermal, Proses Perubahan Gas pada Temperatur System Tetap
Proses Isotermal, Proses Perubahan Gas pada Temperatur System Tetap

Rumus Perhitungan Proses Isotermal – Termodinamika

Karena suhunya tetap maka pada proses isotermis / isotermal ini tidak terjadi perubahan energi dala m atau ΔU = 0. Sedangkan usahanya dapat dihitung dari luas daerah di bawah kurva,

W = n R T ln (V2 / V1)

Contoh Soal Perhitungan Proses Isotermal Menentukan Usaha Sistem Gas Helium.

Sepuluh mol gas helium memuai secara isotermal pada suhu 47°C sehingga volumenya menjadi dua kali volume semula. Berapa usaha yang telah dilakukan oleh gas helium tersebut.

Diketahui:

T = 47°C = (47 + 273) K = 320 K dan

V2 = 2V1.

Rumus Menghitung Usaha Gas Pada Proses Isotermal Isotermis

Usaha yang dilakukan gas pada proses isotermal dapat dihitung dengan menggunakan formulasi rumus persamaan berikut:

W = nRT ln (V2 / V1)

W = (10 mol) ( 8,31 J/mol)(320 K) ln(2V1 / V1)

W = 26.592 ln 2 = 18.428 joule

Jadi usaha yang dilakukan pada proses isotermal adalah 18.428 J

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Proses Isokorik

Proses isokorik adalah proses perubahan yang dialami oleh gas di mana gas tidak mengalami perubahan volume atau volume tetap atau ΔV = 0. Oleh karena itu, usaha yang dilakukan gas pada proses isokorik adalah nol.

Rumua Usaha Pada Proses Isokhorik

Besarnya usaha pada sistem ketika volume dijaga tetap dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

W = P (V2 – V1) = P (0) = 0

Proses Isokorik, Proses Perubahan Gas pada Volume System Tetap
Proses Isokorik, Proses Perubahan Gas pada Volume System Tetap

Contoh Soal Perhitungan Pada Proses Isokorik – Termodinamika

Sepuluh mol gas helium disimpan dalam tabung tertutup, volume 2 lt tetap memiliki tekanan 1,2 x 106 Pa. Jika gas menyerap kalor sehingga tekanan menjadi 2 x 106 Pa maka tentukan perubahan energi dalam dan kalor yang diserapnya.

Diketahui

V = 2 lt = 2 x 10-3 m3

P1 = 1,2 x 106Pa

P2 = 2 x 106Pa

Rumus Menentukan Perubahan Energi Dalam Sistem Proses Isokhorik Volume Tetap

Perubahan energi dalam dapat dihitung dengan menggunakan rumus  persamaan berikut:

ΔU= (3/2) n R T

ΔU = (3/2) (n R T2 – n R T1)

ΔU = (3/2) (P2V2 – P1V1)

ΔU = (3/2) (2×106) (2×10-3) – (1,2x 106) (2×10-3))

ΔU = 3/2 (400 – 240) = 240 joule

Jadi besarnya perubahan energi dalam sistem adalah 240 J

Rumus Menghitung Jumlah Kalor Yang Diserap Sistem Proses Isokhorik

Jumlah kalor yang diserap gas dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

Q = W + ΔU

Q = 0 + 240 = 240 joule

Jadi Besar kalor yang diserap gas sistem adalah 240 J

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Proses Adiabatik

Proses adiabatik merupakan proses yang tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem (gas) ke lingkungan atau ΔQ = 0. Hal ini dapat terjadi jika terdapat sekat yang tidak menghantarkan kalor atau prosesnya berlangsung cepat.

Rumus Proses Adiabatik

Besarnya kalor yang terlibat pada sistem yang berkerja pada proses adiabatik dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

Q = 0 = ΔU + P ΔV = W = -ΔU

Proses Adiabatik, Proses Tanpa Melibatkan Perubahan Kalor,
Proses Adiabatik, Proses Tanpa Melibatkan Perubahan Kalor,

Contoh Soal Perhitungan Perubahan Energi Dalam Pada Proses Adiabatis

Dua mol gas ideal memiliki suhu 37 Celcius ternyata tanpa ada perubahan kalor pada sistem gas suhunya naik menjadi 62 Celcius. R = 8,314 J/K. Berapakah perubahan energi dalamnya,

Diketahui:

n = 2 mol

T1 = 37OC

T2 = 62OC

R = 8,314 J/K

Rumus Perhitungan Perubahan Energi Dalam Sistem Gas Ideal Proses Adiabatik

Perubahan energi dalamnya dapat dihitung dengan mengunakan rumus atau persamaan berikut:

ΔU = (3/2) n R DT

ΔU =  (3/2) x ( 2) x (8,314) x  (62OC – 37OC)

ΔU = 623,7 Joule

Jadi Perubahan energi dalam sistem adalah 623,7 J

Contoh Contoh Soal Dan Pembahasan Proses Isobar Isokhorik Isotermis dan Adiabatik – Termodinamika

1). Contoh Soal Perhitungan Proses Isobarik Menentukan Volume Sistem Gas,

Suatu sistem gas berada dalam ruang yang fleksibel. Pada awalnya gas berada pada kondisi tekanan 2 × 105 N/m²  dengan temperature  27º C, dan volume 15 liter.

Ketika gas menyerap kalor dari lingkungan secara isobarik suhunya berubah menjadi 127º C. Hitunglah volume gas akhir dan besar usaha luar yang dilakukan oleh gas

Diketahui:

P1 = 2 × 105 N/m2

T1 = 27 + 273 = 300 K

V1 = 15 liter = 1,5× 10-2 m3

T2 = 127 + 273 = 400 K

Kondisi isobaric yaitu keadaan dengan tekanan tetap

P2 = P1 = P

Rumus Proses Isobarik Perhitungan Volume Gas Pada Tekanan Tetap

Volume gas yang menyerap gas dengan tekanan tetap dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

V1/T1 = V2/T2

V2 = T2 V1/T1

V2 = (400 x 1,5 x 10-2)/300

V2 = 2 x 10-2 m3

Jadi, volume gas akhir adalah 2 × 10-2 m3.

Rumus Cara Mencari Usaha Dilakukan Sistem Gas

Besar usaha yang dilakukan oleh system gas dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

W = P × Δ V atau

W = P × (V2 – V1)

W = 2 × 105 (2 × 10-2 – 1,5 × 10-2)

W = (2 × 105) × (0,5 × 10-2)

W = 1 × 103

Jadi usaha luar yang dilakukan oleh gas sebesar W = 1 × 103 J

2). Contoh Soal Proses Isotermis Gas Ideal

Gas ideal yang volumenya 2,5 liter dan tekanan 1,6 atm. Jika gas menyerap kalor pada suhu tetap dan tekanannya menjadi 1,25 atm maka berapakah volume gas sekarang?

Diketahui:

P1 = 1,6 atm ,

V1 = 2,5 liter

P2= 1,25 atm ,

V2 = ?

Rumus Cara Mencari Volume Proses Isotermis Gas Ideal

Volume Pada proses isotermis gas ideal dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut:

P2 V2 = P1 V1 atau

V2 = (P1 V1)/ P2

V2 = (1,6 x 2,5)/1,25

V2 = 3,2 liter

Jadi volume gas ideal pada proses isotermis adalah 3,2 liter

3). Contoh Soal Proses Isotermal Menghitung Usaha Kerja Sistem Gas Ideal

Tigs  mol suatu gas ideal temperaturnya 27o C memuai secara isothermal dari 5  liter menjadi 10 liter. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas jika tetapan gas umum adalah R adalah 8,31 J/mol K

Diketahui:

n = 3 mol

T = 27 + 273 = 300 K

V1 = 5 liter = 5 x 10-3 m3

V2 = 10 liter = 1 x 10-2 m3

Rumus Menentukan Usaha Sistem Gas Pada Proses Isotermal

Besarnya usaha yang dilakukan oleh system gas pada proses isothermal dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

W = n R T ln(V2/V1)

W = 3 x 8,31x 300 x ln(10/5)

W = 5184 J

Jadi usaha yang dilakukan oleh system gas pada proses isothermal adalah 5184 J

4). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Energi Dalam Proses Isobarik

Empat mol gas ideal monoatomik temperaturnya dinaikkan dari 27o C menjadi 127o C pada tekanan tetap. Jika konstanta gas umum R = 8,31 J/molK, maka hitunglah perubahan energi dalam dan  usaha yang dilakukan oleh gas, dan kalor yang diperlukan!

Diketahui :

n = 4 mol

T1 = 27 + 273 = 300 K

T2 = 127 + 273 = 400 K

R = 8,31 J/mol k

Δ U = …?

W = …?

Q = ..?

a). Rumus Perhitungan Proses Isobarik Menghitung Perubahan Energi Dalam Sistem Gas

Perubahan energi dalam system gas pada poses iosbarik dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

ΔU = 3/2 n R T (T2 – T2)

ΔU = 3/2 x 4 x 8,31 (400 – 300)

ΔU = 4986 J

Jadi, perubahan energi dalam system gas pada proses isobaric adalah 4986 J

b). Rumus Mencari Usaha Kerja Dilakukan Sistem Gas

Besarnya usaha atau kerja yang dilakukan oleh system gas dapat dinyatakan dengan mengguanakan rumus berikut:

W = PΔV

W = P (V2 – V1) atau

W = n R (T2 – T1)

W = 4 × 8,31 × (400 –300)

W = 3324 J

Jadi, usaha yang dilakukan oleh system gas pada proses isobaric adalah 3324 J

c). Rumus Menghitung Kalor Yang Diperlukan Oleh Sistem Gas

Kalor yang diperlukan oleh gas pada proses isobaric dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

Q = ΔU – ΔW

Q = 4986 + 3324

Q = 8310 J

Jadi, kalor yang butuhkan oleh gas pada proses isobaric adalah 8310 J

5). Contoh Soal Perhitungan Perubahan Energi Dalam Sistem Proses Isobarik

Suatu sistem mengalami proses isobarik. Pada sistem dilakukan usaha sebesar 200 J. Jika kalor yang diserap sistem adalah 300 joule, berapakah besarnya perubahan energi dalam system gas.

Diketahui:

Pada system dilakukan usaha W, sehingga

W = –200 joule

System menyerap kalor Q, sehingga

Q = 300 joule.

Rumus Perhitungan Perubahan Energi Dalam Proses Isobarik

Perubahan energi dalam system proses isobarik dapat dinyatakan dengan rumus berikut

ΔU = Q – W

ΔU = 300 joule – (–200 joule)

ΔU= 500 joule.

Jadi perubahan energi dalam system adalah 500 J

6). Contoh Soal Perhitungan Proses Isotermis Menentukan Usaha Sistem Gas

Lima  mol gas ideal menyerap kalor sebesar 250 joule. Kemudian gas melakukan kerja pada temperatur tetap. Hitunglah kerja yang dilakukan system gas tersebut

Diketahui

Pada Suhu tetap atau  proses isotermis

ΔT = 0 sehingga

ΔU = 0

Q = 250 joule

Rumus Mencari Usaha Sistem Gas Ideal Pada Isotermis

Pada kondisi isotermis yaitu temperature tetap, maka usaha atau kerja yang dilakukan oleh system dapat dirumuskan dengan persamaann berikut:

Q = ΔU + W  atau

W = Q – ΔU

W = 250 – 0

W = 250 Joule

Jadi, usaha atau kerja yang dilakukan oleh system gas pada temepratur tetap adalah 250 J

Daftar Pustaka.

  1. Syukri, S., 1999, “Kimia Dasar 2”, Jillid 2, Penerbit ITB, Bandung
  2. Chang, Raymond, 2004, “Kimia Dasar, Konsep -konsep Inti”, Edisi Ketiga, Jilid Satu, Penerbit, Erlangga, Jakarta.
  3. Brady, James, E,1999, “Kimia Universitas Asas dan Struktur”, Edisi Kelima, Jilid Satu, Binarupa Aksara, Jakarta,
  4. Sunarya, Yayan, 2014, “Kimia Dasar 1, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Ketiga, Yrama Widya, Bandung.
  5. Sunarya, Yayan, 2013, “Kimia Dasar 2, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Kedua, Yrama Widya, Bandung.
  6. Brady, James, E., 1999, “Kimia Universitas Asas dan Struktur”, Edisi Kelima, Jilid Dua, Binarupa Aksara, Jakarta.
  7. Proses Termodinamika: Pengertian Isobaric Isothermal Isokorik Adiabatic Contoh Soal Rumus Perhitungan 10