Fisika SMA

Artikel tentang Hukum II Termodinamika

Semua proses yang terjadi secara alami berlangsung pada satu arah saja tapi tidak dapat berlangsung pada arah sebaliknya, biasa disebut sebagai proses ireversibel. Setelah terlepas dari tangkainya dan jatuh bebas ke tanah, buah mangga tidak pernah bergerak lagi ke atas. Buku yang kita dorong lalu berhenti tidak pernah bergerak kembali ke arah kita. Kalau kita menyentuhkan benda yang bersuhu tinggi (benda panas) dengan benda yang bersuhu rendah (benda dingin), kalor dengan sendirinya mengalir dari benda bersuhu tinggi menuju benda bersuhu rendah. Kita tidak pernah melihat proses sebaliknya, di mana kalor dengan sendirinya berpindah dari benda dingin menuju benda panas. Jika proses ini terjadi, maka benda yang dingin akan bertambah dingin, sedangkan benda yang panas akan bertambah panas. Tapi kenyataannya tidak seperti itu. Terdapat banyak proses ireversibel yang tampaknya berbeda satu sama lain, tapi semuanya berkaitan dengan perubahan bentuk energi dan perpindahan energi dari satu benda ke benda lain.

Read more

Artikel tentang Penerapan Hukum Pertama Termodinamika pada beberapa proses Termodinamika

Sebelumnya kita sudah membahas Hukum Pertama Termodinamika dan menganalisis usaha yang dilakukan oleh sistem. Kali ini kita mencoba meninjau beberapa penerapan Hukum Pertama Termodinamika dalam empat proses termodinamika. Keempat proses termodinamika yang dimaksud adalah proses isotermal, isokorik, isobarik dan adiabatik. Istilah ini berasal dari bahasa Yunani.

Proses Isotermal (suhu konstan)

Terlebih dahulu kita tinjau penerapan hukum pertama termodinamika pada proses isotermal. Dalam proses Isotermal, suhu sistem dijaga agar selalu konstan. Sistem yang kita analisis secara teoritis adalah gas ideal. Suhu gas ideal berbanding lurus dengan energi dalam gas ideal (U = 3/2 nRT). Karena T tidak berubah maka U juga tidak berubah. Dengan demikian, jika diterapkan pada proses isotermal, persamaan Hukum pertama termodinamika menjadi :

Read more

Materi Hukum I Termodinamika

Proses Termodinamika

Kalor (Q) merupakan energi yang berpindah dari satu benda ke benda yang lain akibat adanya perbedaan suhu. Berkaitan dengan sistem dan lingkungan, bisa dikatakan kalor merupakan energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau energi yang berpindah dari lingkungan ke sistem akibat adanya perbedaan suhu. Jika suhu sistem lebih tinggi daripada suhu lingkungan, kalor akan mengalir dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya, jika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu sistem, maka kalor mengalir dari lingkungan menuju sistem.

Jika Kalor (Q) berkaitan dengan perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu, maka Kerja (W) berkaitan dengan perpindahan energi yang terjadi melalui cara‐cara mekanis. Misalnya jika sistem melakukan kerja terhadap lingkungan, maka energi dengan sendirinya akan berpindah dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya jika lingkungan melakukan kerja terhadap sistem, maka energi akan berpindah dari lingkungan menuju sistem.

Read more

Artikel tentang Hukum gas ideal (Persamaan keadaan gas ideal)

Hukum-hukum gas antara lain hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay‐Lussac tidak berlaku untuk semua kondisi gas maka analisis kita akan menjadi lebih sulit. Untuk mempermudah analisis, dibuat suatu model gas ideal. Gas ideal tidak ada dalam kehidupan sehari‐hari, gas ideal hanya bentuk sempurna yang sengaja dibuat untuk mempermudah analisis. Adanya konsep gas ideal ini juga sangat membantu kita dalam meninjau hubungan antara ketiga hukum gas tersebut.

Hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas

Dengan berpedoman pada ketiga hukum gas di atas, kita bisa menurunkan hubungan yang lebih umum antara suhu, volume dan tekanan gas.

Read more

Materi Hukum Boyle Hukum Charles dan Hukum G Lussac

Hukum Boyle

Robert Boyle (1627‐1691) melakukan eksperimen untuk menyelidiki hubungan kuantitatif antara tekanan dan volume gas. Percobaan ini dilakukan dengan memasukkan sejumlah gas tertentu ke dalam sebuah wadah tertutup. Sampai pendekatan yang cukup baik, Ia menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, volume gas berkurang. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas bertambah. Tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Boyle. Secara matematis :

Read more

Teori kinetik gas mengatakan bahwa setiap zat terdiri dari atom atau molekul dan atom atau molekul tersebut bergerak terus menerus secara acak. Dugaan teori kinetik ini cocok dengan situasi dan kondisi atom atau molekul penyusun gas. Gaya tarik antara atom‐atom atau molekul‐molekul penyusun gas sangat lemah, karenanya atom atau molekul bisa bergerak bebas.

Ketika bergerak, atom atau molekul mempunyai kecepatan. Atom atau molekul juga mempunyai massa. Karena mempunyai massa (m) dan kecepatan (v), maka atom atau molekul mempunyai energi kinetik (EK) dan momentum (p). Energi kinetik : EK = 1⁄2 m v² . Sedangkan momentum : p = m v. Selain energi kinetik dan momentum, terdapat juga gaya (F). Ketika bergerak bebas, pasti terjadi tumbukan. Jadi gaya muncul karena adanya perubahan momentum ketika terjadi tumbukan. Ingat lagi pembahasan mengenai impuls dan momentum. Energi kinetik, momentum dan gaya impuls merupakan inti pembahasan kita pada materi dinamika (hukum newton, impuls dan momentum). Kita bisa mengatakan bahwa Teori kinetik gas sebenarnya menerapkan ilmu dinamika pada tingkat atom atau molekul penyusun zat gas.

Read more

Materi Energi kinetik rata-rata gas

Selain tekanan, salah satu besaran yang menyatakan sifat makroskopis gas adalah suhu (T). Persamaan Tekanan gas yang telah diturunkan pada topik Teori Kinetik Gas ditulis lagi :

Persamaan Hukum Gas Ideal yang telah diturunkan pada topik Hukum Gas Ideal ditulis lagi :

Read more

Pada atmosfir planet bumi tidak ada gas helium dan hidrogen bebas. Yang ada hanya nitrogen (78 %), oksigen (21 %), argon (0,90 %), karbondioksida dll. Atmosfir Venus hampir seluruhnya berisi karbondioksida (CO₂). Atmosfir Yupiter mempunyai banyak helium dan hidrogen bebas. Bulan tidak mempunyai atmosfir. Mengapa jenis atmosfir setiap planet berbeda‐beda ? Mengapa helium dan hidrogen bebas tidak ada di atmosfir bumi ?

Kecepatan akar kuadrat rata‐rata

Kecepatan akar kuadrat rata‐rata = root mean square = v_rms. Kita bisa menurunkan persamaan v_rms dengan mengubah persamaan Suhu dan Energi Kinetik translasi.

Read more

Materi Penerapan prinsip dan persamaan Bernoulli

Teorema Torriceli

Salah satu penggunaan persamaan Bernoulli adalah menghitung kecepatan zat cair yang keluar dari dasar sebuah wadah.

Kita terapkan persamaan Bernoulli pada titik 1 (permukaan wadah) dan titik 2 (permukaan lubang). Karena diameter lubang pada dasar wadah jauh lebih kecil daripada diameter wadah, maka kecepatan zat cair di permukaan wadah dianggap nol (v₁ = 0). Permukaan wadah dan permukaan lubang terbuka sehingga tekanannya sama dengan tekanan atmosfir (P₁ = P₂). Dengan demikian, persamaan Bernoulli untuk kasus ini adalah :

Read more

Materi Prinsip dan Persamaan Bernoulli

Ketika kita mengendarai sepeda motor agak kencang, baju yang kita pakai mengembung ke belakang. Jika dirimu belum bisa mengendarai sepeda motor, perhatikan ayah/ibu/teman yang mengendarai sepeda motor. Bagian belakang baju yang dipakai biasanya kembung ke belakang kalau sepeda motornya melaju dengan kencang. Kadang kalau angin bertiup kencang, pintu rumah bisa ketutup sendiri. Padahal anginnya bertiup di luar rumah, sedangkan daun pintu ada di dalam rumah.

Hal tersebut bisa dijelaskan dengan menggunakan prinsip Bernoulli. Daniel Bernoulli (1700‐1782) menemukan sebuah prinsip yang bisa digunakan untuk menjelaskan beberapa hal di atas.

Read more