Usaha dan Proses dalam Termodinamika

USAHA SISTEM PADA LINGKUNGANNYA

Usaha yang dilakukan sistem pada lingkungannya merupakan ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan.

Gambar diatas, menunjukkan suatu gas di dalam silinder tertutup dengan piston (penghisap) yang dapat bergerak bebas tanpa gesekan. Pada saat gas memuai, piston akan bergerak naik sejauh Δs. Apabila luas piston A, maka usaha yang dilakukan gas untuk menaikkan piston adalah gaya F dikalikan jarak Δs . Gaya yang dilakukan oleh gas merupakan hasil kali tekanan P dengan luas piston A, sehingga:

W = F. Δ s

W = P.A. Δs

karena A. Δs = ΔV , maka:

W = P. ΔV atau W = P (V₂ – V₁) ....(berlaku apabila tekanan gas konstan)

keterangan:

W = usaha ( J) V₁ = volume mula-mula (m³)

P = tekanan (N/m²) V₂= volume akhir (m³)

ΔV = perubahan volume (m³)

Apabila V₂ > V₁, maka usaha akan positif (W > 0). Hal ini berarti gas (sistem) melakukan usaha terhadap lingkungan. Apabila V₂ < V₁, maka usaha akan negatif (W< 0). Hal ini berarti gas (sistem) menerima usaha dari lingkungan. Untuk gas yang mengalami perubahan volume dengan tekanan tidak konstan, maka usaha yang dilakukan sistem terhadap lingkungan dirumuskan:

dW = F.d= F.P.A ds

dW = P dV

Jika volume gas berubah dari V₁ menjadi V₂, maka:

 

Besarnya usaha yang dilakukan oleh gas sama dengan luas daerah di bawah kurva pada diagram P-V

Gambar :Usaha yang dilakukan sistem dan lingkungan