Penerapan Hukum Pertama Termodinamika pada Sistem Tertutup

          

               Hukum pertama termodinamika berlaku untuk seluruh interaksi energy antara system dan lingkungannya. Perubahan energy system akan diikuti oleh perubahan energy sekelilingnya dengan jumlah yang sama tetapi berlawanan arah. Energy yang memasuki system dianggap positif dan energy yang meninggalkan system dianggap negatif.

1.     Proses Isokorik ( Volume konstan )

      Proses ini digambarkan oleh garis vertical pada diagram p-V. Karena

Dv = 0, maka kerja perpindahan sama dengan nol.

Hukum pertaman untuk system ini didasarkan pada satu satuan massa, yaitu ;

Artinya perpindahan kalor ke system diperhitungkan sebagai peningkatan energy dalam. Apabila benda padat atau cair dipanaskan, perubahan volume yang timbul akan relatif kecil sehingga dapat dianggap terjadi volume konstan dan energy yang dipasok pada dasarnya sama dengan peningkatan pada energy dalam sistemnya.

1.     2. Proses Isobar ( Tekanan konstan )

Diagram p-V untuk proses ini :

Untuk system satu satuan massa,    

 

Apabila persamaan diatas diintegralkan, menjadi :

Persamaan ini berlaku untuk proses tekanan konstan hanya jika dilakukan kerja p-V dengan interaksi kalor dalam hal ini hanya bergantung pada tingkat keadaan akhir sistemnya.

3.     
Proses Isotermal (Temperatur konstan)

Selama proses ini temperatur system dipertahankan konstan dimana jika suatu gas ideal mengalami proses ini maka energy dalamnya merupakan fungsi temperatur yang persamaannya :

Dengan demikian kompresi atau ekspansi yang melibatkan gas ideal, jumlah kalor dan masukan kerjanya sama dengan nol persis seperti yang ditunjukkan oleh diagram p-V diatas.

1.     Proses Adiabatik

          Pada proses adiabatik, interaksi kalor tidak terjadi diantara sistem dan sekelilingnya. Dengan demikian hukum pertama menjadi :

Jika diintegralkan menjadi :

Dan jika ditulis dalam bentuk differensial :

Yang kemudian dapat diintegralkan untuk menghasilkan :

 (5.15)

Perbandingan temperatur dapat juga dinyatakan dalam bentuk perbandingan tekanan. Dari perbandingan gas ideal, pebandingan volume dapat digantikan sehingga :

Dalam hal gas ideal, C_p = C_V + R. Dengan menggabungkan persamaan (5.15) dan (5.16) hubungan tekanan dan volume dalam proses adiabatik adalah :