BBE 34703 Termodinamik

Bab 1 DEFINISI & KONSEP ASASNizamuddin Razali

Bab 1 :Definisi & Konsep Asas :DefinisiOBJEKTIF 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 termodinamik2

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 tenaga3

1.1 Pengenalan Aplikasi Prinsip TermodinamikSistem Penyejukkan Badan manusia

(smbngn)

Sistem air panas Menggunakan tenaga solar

Sistem peti sejuk

4

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

5

1.2 Sistem Termodinamik

(sambgn) sambgn)

6

1.2 Sistem Termodinamik 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.

(sambgn) sambgn)

7

1.2 Sistem Termodinamik

(sambgn) sambgn)

Sistem terbuka Isipadu kawalan Melibatkan pengaliran jisim masuk dan keluar merentasi sempadan sistem Contoh; paip air, turbin, pemampat, dan pam air

8

1.3 Sifat-sifat Sistem Sifat 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.

9

1.3 Sifat-sifat Sistem Sifat Sifat ekstensif Sifat intensif Sifat tentu

(smbngn)

Sifat termodinamik boleh dibahagikan kepada 3 jenis

10

1.3.1 Sifat Ekstensif

(smbngn)

Berubah mengikut saiz sistem dan boleh dicampur Contoh; jisim, isipadu dan tenaga dalam

11

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

1.3.1 Sifat Tentu

(smbngn)

13

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

14

1.4 Keadaan & Keseimbangan Keseimbangan Termodinamik; Termodinamik

(smbngn)

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 15

1.5 Proses dan Kitar Termodinamik Proses perubahan suatu sistem dari keadaan keseimbangan awal kepada keseimbangan akhir

16Rajah : Proses Termodinamik

1.5 Proses dan Kitar Termodinamik

(smbngn)

Proses Sesifat proses di mana sifat tertentu bahan semasa proses berlaku adalah malarSifat sifat yang malar Suhu Tekanan Isipadu Entropi Entalpi Nama proses Sesuhu (isotermal) Setekanan (isobar) Seisipadu (isometrik) Seentropi (isentropik) Seentalpi (isentalpik) 17

1.5 Proses dan Kitar Termodinamik Proses Mirip Statik proses yg berlaku tidak terhingga perlahannya. Sifat-sifat pd setiap titik berubah secara seragam Proses yg unggul

(smbngn)

18

1.5 Proses dan Kitar Termodinamik Kitar Termodinamik

(smbngn)

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.

19

1.5 Proses dan Kitar Termodinamik

(smbngn)

20

1.6 Unit AsasParameter Unit SI Unit Imperial Jisim Kilogram, kg Paun-jisim, lbm Panjang Meter, m Kaki, ka Masa Saat, s Saat, s

Perhubungan diantara kedua-dua sistem di atas 1 lbm = 0.45359 kg 1 ka = 0.3048 m21

1.6 Unit Asas

(smbngn)

Terdapat beberapa unit terbitan lain yang sering digunakan dalam termodinamik;Kuantiti Kerja Haba Kuasa Tekanan Isipadu tentu Unit Joule Joule Watt Simbol J J W

Newton/meter persegi N/m2 Meter padu / kilogram m3/kg 22

1.7 Gandaan Unit

23

1.7 Gandaan UnitGandaan Tera Giga Mega Kilo Hektor Deka Deci Centi Mili Mikro Nano n Simbol T G M K H da d c m

(smbngn)FaktorGandaan

24

Contoh

25

Contoh

26

1.8 Tekanan

27

Contoh 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

28

1.8 Tekanan

(smbngn)

29

Contoh

30

1.8 Tekanan

(smbngn)

31

1.8 Tekanan Empat jenis tekanan yg biasa digunakan Tekanan tolok Tekanan atmosfera Tekanan mutlak Tekanan vakum

(smbngn)

32

1.8 Tekanan Tekanan tolok Tekanan vakum : : ptolok = pmutlak - patm pmutlak = ptolok + patm pvakum = patm pmutlak pmutlak = patm - pvakum

(smbngn)

p > patm p < patm

33

Contoh 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

34

1.8.1 Alat Pengukur Tekanan Manometer Mengukur perbezaan tekanan yang kecil hingga besar Berdasarkan ketinggian cecair

(smbngn)

35

1.8.1 Alat Pengukur Tekanan 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.

(smbngn)

36

1.8.1 Alat Pengukur Tekanan Barometer

(smbngn)

Mengukur tekanan atmosfera Bentuk paling mudah; tiub berisi raksa yg diterbalikkan di dalam sebuah bekas raksa yg terdedah kpd atmosfera.

37

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 38

Contoh Contoh 8 : Tukarkan nilai suhu berikut kepada C; a) 300K b) 70 F Penyelesaian a) T(C) = T(K) 273= 300 273 = 27C

b) T(F) = 1.8 T(C) + 32 = [T(F) 32]/1.8 = [ 70 32]/1.8 = 21.11C

39

THANK YOU

40