Interaksi Energi

Sebuah sistem dan lingkungannya dapat berinteraksi dengan dua cara dan keduanya disebut interaksi energi yang disertai dengan perubahan properti-properti dari sistem; 

1. Perpindahan kerja
2. Perpindahan panas

Perpindahan Kerja

Kerja adalah salah satu metode dasar dari perpindahan energi. Di dalam mekanika gaya aksi pada benda yang bergerak dikenal sebagai kerja. Gaya adalah efek transmisi dari satu benda ke benda lainnya. Tetapi gaya itu sendiri tidak pernahmenghasilkan efek fisis kecuali bila bersama-sama dengan gerakan dan disini tidak dalam bentuk energi. efek seperti menaikkan berat melalui jarak tertentu dapat dilakukan dengan gaya kecil yang melalui jarak jauh attau dengan gaya yang  besar melalui jarak pendek. Perkalian gaya dan jarak adalah sama untuk menyelesaikan efek yang sama. Didalam mekanika kerja didefinisiikan sebagai:

"kerja yang dilakukan oleh gaya sebagai aksi terhadap benda bergerak searah dengan gaya."

Aksi dari gaya melalui suatu jarak (atau torque melalui sebuah sudut) disebut kerja mekanik selama bentuk lain dari kerja dapat diidentifikasikan. Perkalian gaya dengan jarak bergerak paralel dengan gaya besarnya sama dengan kerja mekanika

Didalam termodinamika perpindahan kerja terjadi sistem dengan lingkungannya. Kerja dikatakan pada sistem apabila seluruh efek eksternal sistem dapat mengurangi kenaikkan berat. Sebenarnya  berat tidak naik akan tetapi efek eksternal sistem akan menaikkan berat.

Gambar 1. Sistem baterai - motor menggerakkan fan

Gambar 2. Perpindahan kerja dari sistem

Gambar di atas sebagai sistem. Motor tersebut menggerakkan fan. Sistem melakukan kerja terhadap lingkungan. Apabila fan diganti dengan katrol yang bentuknya seperti gambar 2, beban naik dengan mengendalikan motor. Seluruh efek eksternal sistem kemudian naik dengan kenaikkan beban.

Gambar 3. Interaksi kerja antar sistem dan lingkungannya

Apabila kerja dilakukan oleh sistem, maka sistem kerja berharga positif dan bila kerja dilakukan terhadap sistem kerja bebrharga negatif (gambar 3). Simbol W dipakai untuk perpindahan kerja. 

Satuan SI untuk "kerja" : Nm atau Joule (1 Nm = 1 Joule) 

satuan MKS "kerja"      : kgf.m

Laju (rate) kerja yang dilakukan oleh atau terhadap sistem diketahui sebagai tenaga (Daya).

Satuan SI "Daya"       : J/dt atau Watt dan kgf.m/dt

Satuan MKS "Daya"  : HP atau setara dengan 75 kgf.m/dt

1 kgf.m/dt = 9.806 Nm

1 HP atau 1 PS = 75 x 9.086 Nm/dt = 735.5 Watt = 0.75355 kW

Referensi : Soebiyantoro. Dasar Termodinamika Teknik. Gunadarma

Dasar Termodinamika Teknik

Definisi Termodinamika

Termodinamika adalah pengetahuan tentang perpindahan energi (energi transfer) dan pengaruhnya terhadap sifat-sifat dari fisik benda. Hal ini berdasarkan pada observasi dari sejumlah pengalaman yang dirumuskan ke dalam hukum-hukum termodinamika. Hukum-hukum ini menghasilkan prinsip-prinsip dari konversi energi. Pemakaian dari hukum-hukum dan prinsip-prinsip termodinamika dijupai seluruhnya di dalam bidang teknologi energi, seperti:

• Pusat tenaga uap dan Nuklir
• Mesin bakar internal
• Turbin gas
• Air condotioning
• Pendingin
• Dinamik gas
• Mesin jet
• Kompresor
• Pusat pemroses kimia dan piranti konversi energi langsung.

Sistem Termodinamika

Sistem termodinamik disefinisikan sebagai kuantitas benda atau daerah di dalam ruang yang menjadi pokok pembahasan dalam menganalisis persoalan. sesuatu di luar sistem disebut lingkungan (surroundings).

Sistem Termodinamika

Sistem dibatas dengan lingkungan oleh batas sistem (boundary). Batas tersebut dapat diam atau bergerak. sistem dan lingkungan seluruhnya disebut universal.

Jenis-jenis sistem dalam sistem termodinamika antara lain

Sistem Tertutup adalah massa tetap. Tidak terdapat perpindahan massa memalui batas sistem.. Mungkin terdapat perpindahan energi masuk atau keluar sistem. Kuantitas tertentu dari fluida di dalam silinder piston adalah sebuah sistem tertutup.

Sistem Tertutup

Sistem Terbuka adalah salah satu dimana zat dapat melalui batas sistem, mungkin juga dapat terdapat perpindahan energi. Peralatan rekayasa (engineering) pada umumnya adalah sistem terbuka, misalnya kompresor udara, udara masuk pada tekanan rendah dan keluar pada tekanan tinggi dan tterdapat perpindahan energi melalui batas sistem.

Sistem Terbuka

Sistem Isolasi dimana tidak terdapat interaksi antara sistem dengan lingkungan. di sini massa dan energi tetap dan tidak terdapat perpindahan massa atau energi melalui batas sistem.

Sistem Teriolasi

Untuk analisis termodinamika di dalam sistem terbuka, seperti kompresor udara, dimana terdapat aliran massa ke dalam dan keluar sistem. kemudian pandangan kita fokuskan pada volume tertentu di dalam ruang lingkungan kompresor (lihat gambar dibawah), yang diketahui sebagai volume kontrol dibatasi oleh permukaan yang disebutt permukaan kontrol. energi dapat melalui permukaan kontrol

Walaupun perlakuan kuantitas tetap dari massa dapat ditentukan oleh volume kontrolnya. Sistem tertuju pada massa tetap dan kontrol volume difokuskan pada aliran massa (dan energi) melalui permukaan kontrol. Ini masing-masing ekuivalen dengan sistem tertutup dan sistem terbuka.

Volume kontrol dan permukaan kontrol

Referensi : Soebiyantoro. Dasar Termodinamika Teknik. Gunadarma