Proses Adiabatik Untuk Gas Ideal

21.3 Proses adiabatik untuk Gas Ideal

Seperti tercantum dalam Bagian 20.6, proses adiabatik adalah suatu keadaan di mana tidak ada energi yang ditransfer oleh kalor antara sistem dan sekitarnya. Sebagai contoh, jika gas dikompresi (atau diperluas) dengan cepat, sangat sedikit energi yang ditransfer dari (atau ke) sistem oleh kalor, sehingga proses hampir adiabatik. Proses tersebut terjadi dalam siklus mesin bensin, yang dibahas secara rinci dalam Bab 22. Contoh lain dari proses adiabatik adalah ekspansi lambat dari gas yang secara termal terisolasi dari lingkungannya. Ketiga variabel dalam hukum gas ideal -P, V, dan T-berubah selama proses adiabatik.

Mari kita bayangkan proses gas adiabatik yang melibatkan perubahan yang sangat kecil dalam volume dV dan perubahan yang sangat kecil terhadap suhu dT. Usaha yang dilakukan pada gas adalah -P dV. Karena energi internal gas ideal hanya bergantung pada suhu, perubahan energi internal dalam proses adiabatik adalah sama untuk proses isovolumetric antara suhu yang sama, dE_int = n C_V dT (Persamaan 21,12). Oleh karena itu, hukum pertama termodinamika, ∆E_int = Q + W, dengan Q = 0, menjadi bentuk sangat kecil:

dE_int = n C_V dT = -P dV
Mengambil diferensial total persamaan keadaan gas ideal, PV = nRT, memberikan:

P dV + V dP = nR dT
Menghilangkan dT dari dua persamaan ini, kita menemukan bahwa:

Mengganti R = C_P - C_V dan membaginya dengan PV memberikan:

Mengintegrasikan ungkapan ini, kita memiliki ln P + γ ln V = konstan

 yang setara dengan

PV^γ = konstan                                                                                 (21,18)

Diagram PV untuk ekspansi adiabatik ditunjukkan pada Gambar 21.5. Karena γ > 1, kurva PV lebih curam daripada itu untuk ekspansi isotermal. Dengan definisi proses adiabatik, tidak ada energi yang ditransfer oleh kalor ke dalam atau keluar dari sistem. Oleh karena itu, dari hukum pertama, kita melihat ∆E_int yang negatif (usaha dilakukan oleh gas, sehingga energi internal berkurang) dan ∆T juga negatif. Oleh karena itu, suhu gas berkurang (T_f < T_i) selama expansi adiabatik. Sebaliknya, suhu meningkat jika gas yang dikompresi secara adiabatik. Menerapkan Persamaan 21.18 ke keadaan awal dan akhir, kita melihat bahwa:

P_iV_i^γ = P_fV_f                                                                                     (21,19)
Menggunakan hukum gas ideal, kita dapat mengungkapankan Persamaan 21,18 sebagai:

TV^γ-1 = konstan                                                                                                                      (21.20)

(Serway, 2010: 607-608)

Baca Juga Tentang: Distribusi Kecepatan Molekuler 

//Anda baru saja membaca artikel tentang Proses Adiabatik Untuk Gas Ideal, jika ada yang keliru, kurang jelas, kritik dan saran mohon isi dikomentar.//