Bab 1 DEFINISI & KONSEP ASAS -...

12/29/2011

NIZAMUDDIN BIN RAZALI UTHM 1

BBE 34703 Termodinamik

Bab 1

DEFINISI & KONSEP ASAS

Nizamuddin Razali

12/29/2011


Bab 1 :Definisi & Konsep Asas

OBJEKTIF

Diakhir bab ini diharapkan anda boleh:

• Mendefinisikan istilah termodinamik

• Menghubungkaitkan penggunaan konsep termodinamik dalam

kehidupan harian

• Menjelaskan istilah-istilah lazim yang digunakan dalam bidang

termodinamik

• Menggunakan unit asas dalam bidang termodinamik

12/29/2011


1.1 Pengenalan • Termodinamik

• Pengajian tenaga, pemindahan tenaga, dan perubahan tenaga

dalam berbagai bentuk

• Berasal dari cantuman 2 perkataan greek iaitu therme dan

dynamis.

• Ditakrifkan sebagai suatu cabang sains yang mengkaji perubahan

tenaga dalam bentuk haba dan kerja dan pertaliannya dengan

sifat-sifat jasad yang terpengaruh terhadap perubahan tersebut.

• Prinsip asas – prinsip keabadian tenaga

12/29/2011


1.1 Pengenalan (smbngn) • Aplikasi Prinsip Termodinamik

Sistem air panas

Menggunakan tenaga solar Sistem peti sejuk

Sistem Penyejukkan

Badan m

anusia

12/29/2011


1.2 Sistem Termodinamik • Sistem digunakan untuk

menunjukkan perkara yang hendak di analisis

• Sistem – suatu kuantiti jirim atau kawasan di dalam ruang tertentu yang di pilih khas untuk diberi perhatian dalam sesuatu analisis.

• Segala perubahan yg berlaku pada sistem hasil dari pengaliran jisim @ salingtindak tenaga @ kedua-duanya perlu diperhatikan bagi menentukan keadaan keseluruhan sistem.

• Sistem dibahagikan kepada 2 iaitu sistem tertutup dan sistem terbuka

12/29/2011


1.2 Sistem Termodinamik (sambgn)

12/29/2011



• Sistem tertutup

• Jisim kawalan

• Jumlah jisim tidak berubah mengikut masa

• Pemindahan haba dan kerja boleh melalui sempadan sistem

• Contoh ; udara dalam tayar, gas di dalam sebuah silinder.

12/29/2011



• Sistem terbuka

• Isipadu kawalan

• Melibatkan pengaliran jisim masuk dan keluar merentasi sempadan sistem

• Contoh; paip air, turbin, pemampat, dan pam air

12/29/2011


1.3 Sifat-sifat Sistem • Sifat

• Ciri-ciri sesuatu sistem

• Sifat sistem yang diketahui yang digunakan untuk menentukan

keadaan keseluruhan sistem

• Sifat yang boleh dikesan dan diukur – jisim(m), isipadu(V),

suhu(T), dan tekanan(p)

• Sifat yang tidak boleh diukur secara fizikal – tenaga dalam,

entalpi, entropi dan ketumpatan

• Sifat termodinamik blh ditentukan pada sesuatu masa tanpa

merujuk kepada sejarah sistem.

12/29/2011


1.3 Sifat-sifat Sistem (smbngn)

• Sifat termodinamik boleh dibahagikan kepada 3 jenis

• Sifat ekstensif

• Sifat intensif

• Sifat tentu

12/29/2011


1.3.1 Sifat Ekstensif (smbngn) • Berubah mengikut saiz sistem dan boleh dicampur

• Contoh; jisim, isipadu dan tenaga dalam

12/29/2011


1.3.1 Sifat Intensif (smbngn) • Tidak bergantung pada saiz dan bahan yang terdapat di dalam

sistem

• Nilai boleh berubah dari satu tempat ke satu tempat yang lain

di dalam sistem pada sebarang masa

• Tidak boleh dicampur

• Contoh; suhu, tekanan dan ketumpatan

12/29/2011


1.3.1 Sifat Tentu (smbngn) • Sifat ekstensif per unit jisim

• Contohnya isipadu tentu, �

• � =�

�=

�

�=� �⁄

12/29/2011


1.4 Keadaan & Keseimbangan

• Keadaan keseluruhan sistem boleh ditentukan apabila

terdapat sekurang-kurangnya dua sifat intensif termodinamik.

(aturan dua sifat )

• Kedua-dua sifat tidak bergantung antara satu sama lain

• Cth; suhu dan isipadu tentu

12/29/2011


1.4 Keadaan & Keseimbangan (smbngn)

• Keseimbangan Termodinamik;

• Sistem dikatakan berada dlm keseimbangan termodinamik jika

tidak terdapat sebarang kecenderungan atau daya paduan yang

tidak seragam di dlm sistem.

• Merangkumi;

• Keseimbangan haba

• Keseimbangan mekanik

• Keseimbangan fasa

• Keseimbangan kimia

12/29/2011


1.5 Proses dan Kitar Termodinamik

• Proses – perubahan suatu sistem dari keadaan keseimbangan

awal kepada keseimbangan akhir

Rajah : Proses Termodinamik

12/29/2011


1.5 Proses dan Kitar Termodinamik (smbngn)

• Proses Sesifat – proses di mana sifat tertentu bahan semasa

proses berlaku adalah malar

Sifat –sifat yang malar Nama proses

Suhu

Tekanan

Isipadu

Entropi

Entalpi

Sesuhu (isotermal)

Setekanan (isobar)

Seisipadu (isometrik)

Seentropi (isentropik)

Seentalpi (isentalpik)

12/29/2011



• Proses Mirip Statik

• proses yg berlaku tidak terhingga perlahannya.

• Sifat-sifat pd setiap titik berubah secara seragam

• Proses yg unggul

12/29/2011



• Kitar Termodinamik

• Beberapa proses digabungkan secara bersiri dan membentuk satu

litar tertutup.

• Keadaannya kembali semula ke keadaan awalnya pada akhiran

proses.

• Proses berturutan dari segi laluan proses dan arahnya

• Perubahan bersih sifat-sifatnya adalah sifar.

12/29/2011



• Jumlah perubahan tekanan =

� − � + − � + � − + � − � = 0

12/29/2011


1.6 Unit Asas

• Perhubungan diantara kedua-dua sistem di atas

• 1 lbm = 0.45359 kg

• 1 ka = 0.3048 m

Parameter Jisim Panjang Masa

Unit SI Kilogram, kg Meter, m Saat, s

Unit Imperial Paun-jisim, lbm Kaki, ka Saat, s

12/29/2011


1.6 Unit Asas (smbngn)

• Terdapat beberapa unit terbitan lain yang sering digunakan

dalam termodinamik;

Kuantiti Unit Simbol

Kerja Joule J

Haba Joule J

Kuasa Watt W

Tekanan Newton/meter persegi N/m2

Isipadu tentu Meter padu / kilogram m3/kg

12/29/2011


1.7 Gandaan Unit

• Kaedah digunakan untuk meringkaskan atau mengurangkan

penulisan nombor jika nilainya terlalu besar atau terlalu kecil.

• Cth;

• 10000000 = 1 × 10�

• 0.00000123 = 1.23 × 10��

• 10�= mega dan 10�� = mikro

• Tahu menukar sesuatu nilai menggunakan gandaan unit yg

berbeza

• Cth; 1MW = 1000 kW

12/29/2011


1.7 Gandaan Unit (smbngn)

Gandaan Simbol Faktor Gandaan

Tera T 10��

Giga G 10�

Mega M 10�

Kilo K 10

Hektor H 10�

Deka da 10�

Deci d 10��

Centi c 10��

Mili m 10�

Mikro μ 10��

Nano n 10��

Pico p 10��

12/29/2011


• Contoh 1 : Tukarkan 1 km/j menjadi m/s

• Diketahui

• 1 km = 1000 m

• 1 jam = 60 X 60 = 3600 s

•��

�×

��

��×

��

��=

��

��= �. !"#/%

• Contoh 2 : Tukarkan 15km/j kepada cm/s

• Diketahui

• 1 km = 1000 m dan 1 m = 100cm

• 1jam= 3600s

•�&��

�×

��

��×

��'�

��×

��

��=

�&×��('�

��= )*+. +!,#/%

Contoh

12/29/2011


• Contoh 3 : Tukarkan 25 g/mm3 menjadi kg/m3

• Diketahui • 1 kg = 1000 g

• 1 m3 = 1000 x 1000 x 1000

= 1x109 mm3

•�&-

��.×

��-

��-×

�×��/��.

��.=

�&×��/�-

��.= 0 × *�+ 12 #3⁄

• Contoh 4 : Tukarkan 3N/cm2 kepada kN/m2

• Diketahui • 1 kN = 1000 N

• 1m2= 100 x 100

= 1 x 104 cm2

•4

'�5×

��4

��4×

�×��6'�5

��5=

×��6�4

��5= 3�17/#

Contoh

12/29/2011


1.8 Tekanan

• Ditakrifkan sebagai daya normal yang ditindak oleh bendalir

perunit luas;

89:;:;, ==>?@�AB

C

• 1 N/m2 = 1 Pascal

• 1 bar = 105 N/m2

• 1 bar = 100kPa

• 1 atm = 1.013 bar

12/29/2011


• Contoh 5 :

Jisim 50kg bertindak ke atas satu omboh dengan luas 100cm2. Hitungkan keamatan tekanan pada air yang terdapat di bawah omboh tersebut pada keadaan keseimbangan

Penyelesaian

Tekanan yg bertindak ke atas omboh

= daya/luas

= 50kg x 9.81 m/s2 / 0.01 m2

= 49.05 kN/m2

Contoh

12/29/2011


1.8 Tekanan (smbngn)

• Pengukuran tekanan

D = E�F

dimana

P = tekanan (N/m2)

E = ketumpatan (kg/m2)

g = pecutan graviti (m/s2)

h = ketinggian turus (m)

12/29/2011


• Contoh 6 :

Seorang penyelam berada sedalam 10m daripada permukaan laut. Jika

tekanan atmosfera tempatan ialah 760mmHg dan ketumpatan air laut

ialah 1050 kg/m3, tentukan tekanan yg bertindak terhadap badan

penyelam. Ambil 760mmHg = 1.014 bar

Penyelesaian

Tekanan yg bertindak ke atas badan penyelam

GH>IHBA� = AJ@�F + AK�

=��&�×�.L�×��

�×��(+ 1.014

Contoh

12/29/2011



12/29/2011



• Empat jenis tekanan yg biasa digunakan

• Tekanan tolok

• Tekanan atmosfera

• Tekanan mutlak

• Tekanan vakum

12/29/2011



• Tekanan tolok : ptolok = pmutlak - patm

pmutlak = ptolok + patm

• Tekanan vakum : pvakum = patm – pmutlak

pmutlak = patm - pvakum

p > patm

p < patm

12/29/2011


• Contoh 7 :

Sebuah tolok vakum yg dihubungkan dgn satu kebuk

menunjukkan 40 kPa di mana tekanan atmosferanya adalah

99.95 kPa. Tentukan tekanan mutlak di dalam kebuk

Penyelesaian

pmutlak = patm – pvakum

= 99.95 – 40 kPa

= 59.95 kPa

Contoh

12/29/2011


1.8.1 Alat Pengukur Tekanan (smbngn)

• Manometer

• Mengukur perbezaan tekanan yang kecil hingga besar

• Berdasarkan ketinggian cecair

12/29/2011



• Tolok Bourdon

• Mengukur tekanan atmosfera

• Terdiri drpd satu tiub kosong yg

dibengkokkan. Hujung tiub

disambungkan kepada jarum penunjuk

dan hujung satu lagi disambung kpd

ruang tekanan yg diukur

• Apabila dikenakan tekanan, tiub akan

melurus dan menggerakkan jarum

berkadaran dgn tekanan yg dikenakan.

12/29/2011



• Barometer

• Mengukur tekanan atmosfera

• Bentuk paling mudah; tiub berisi raksa yg diterbalikkan di dalam

sebuah bekas raksa yg terdedah kpd atmosfera.

AK� = E�F

12/29/2011


1.9 Suhu

• Ukuran kepanasan dan kesejukkan

• Keseimbangan haba

• Hukum sifar termodinamik

• Skala suhu

• T(°C) = T(K) -273

• T(R) = 1.8 T(K)

• T(°F) = T(R) – 460

• T(°F) = 1.8 T(°C) + 32

12/29/2011


• Contoh 8 :

Tukarkan nilai suhu berikut kepada °C;

a) 300K

b) 70 °F

Penyelesaian

a) T(°C) = T(K) – 273

= 300 – 273 = 27°C

b) T(°F) = 1.8 T(°C) + 32

= [T(°F) – 32]/1.8

= [ 70 – 32]/1.8 = 21.11°C

Contoh

12/29/2011


THANK YOU

Bab 1 DEFINISI & KONSEP ASAS -...

Documents

Transcript of Bab 1 DEFINISI & KONSEP ASAS -...