BAB II

1. BAB II EKSERGI DAN BESARAN TERMODINAMIS

2. HUKUM I TERMODINAMIKA • Energy and matter cannot be created or destroyed nor produced or consumed. • There are no sources or sinks for energy and matter. • Energy and matter can only be converted into different forms.

4. HUKUM II TERMODINAMIKA • Energidanbendadapatdiubahkebentuk lain denganmengkonsumsi KUALITAS energi/bendatersebut. • Kualitasdapatditingkatkan; akantetapihalinihanyadapatdilakukandengan “biaya” besar yang berupapenurunankualitas yang lebihbesarditempat lain. • MenurutHukum II Termodinamika, kualitasenergiselalumenurunsetiapenergidigunakandalamsuatuproses. • “Kualitasenergi” disebutEKSERGI.

5. Eksergisuatusistemadalahjumlahmaksimumenergi yang dapatdiubahmenjadiusaha/kerjahinggasistemtersebutmencapaikeadaankeseimbangandenganlingkungan. • Menurut Hukum II Termodinamika, energi termal tidak dapat digunakan sepenuhnya/ tidakdapatdiubah 100% menjadiusahakarena kita berada di lingkungan dengan tekanan dan temperatur atmosferis.

8. Eksergi diukur secara relatif terhadap keadaan kese-imbangan dimana tidak ada gradien apapun (temperatur, tekanan, density, komposisi kimia, medan gravitasi dan elektro-magnetik). Eksergi dari suatu subsistem adalah ukuran seberapa besar “jarak”-nya dari keseimbangan • Eksergi mekanik = EK • Eksergi termal = Q Konsep ini sangat penting dalam perancangan mesin-mesin yang efisien energinya

9. Gambarbahanbakar yang terbakar

10. Panas pembakaran (enthalpy) dari bahan bakar kurang lebih sama dengan kandungan ekserginya Untuk senyawa bukan bahan bakar, eksergi kimia merupakan suatu ukuran untuk membedakannya dengan lingkungan sekeliling. Bahan tambang kualitas tinggi memiliki kandungan eksergi lebih tinggi daripada yang kualitasnya rendah, sehingga diperlukan energi untuk meningkatkan kualitasnya.

11. Eksergi juga merupakan suatu konsep yang penting untuk memahami proses-proses yang terjadi dalam kehidupan. Struktur-struktur yang sudah mati akan berubah menjadi struktur yang terorganisir dan dapat berkembang (hidup) dengan cara mengubah dan menghancurkan sebagian eksergi Alam menciptakan keadaan yang jauh dari keadaan keseimbangan di Bumi melalui design ulang tanpa henti terhadap lingkungan dengan tenaga yang berasal dari eksergi sinar matahari Eksergi merupakan selisih enthalpy bebas (energi Gibbs) antara pembawa energi dengan senyawa referensi di lingkungan alam

14. Air laut memiliki U ataupun Hyang luar biasa besar, akan tetapi kita tidak bisa memanfaatkannya karena beradadalamkeseimbangandenganlingkungan alam. afinitas air laut terhadap lingkungan bumi = 0 Eair laut = 0 Senyawa pada T > Tatmatau T < Tatm mengandung sejumlah energi yang dapat diubah menjadi kerja, sehingga E > 0 Gas pada P > Patmatau P < PatmE > 0

15. Energi dari alam semesta selalu konstan, tetapi eksergi selalu berkurang. Hal ini dapat digambarkan dengan tube pasta gigi.

16. Jika kita membeli energi dari PLN, sebenarnya yang kita beli adalah eksergi. Kalau lampu listrik yang kita nyalakan cukup besar, maka lama kelamaan ruangan akan terasa hangat. Kita tidak bisa mengambil kembali energi panas dari ruangan dan mengembalikannya ke PLN untuk ditukar dengan uang.

17. KONSUMSI EKSERGI DI ALAM

18. Mataharimenyinariseluruhpermukaanbumidenganintensitas yang sama. • Berbagaitempatdipermukaanbumimemilikikualitasbiologis yang berbda-beda, sehinggasifat-sifatnyapunberbeda-beda. • Hal iniberakibatpadaperbedaankonsumsieksergi.

25. HUKUM II TERMODINAMIKA PADA HEAT ENGINE

27. Eksergi suatu senyawa Eksergi fisik Eksergi kimiawi • Berhubungan dengan: • perubahan temperatur (ekergi termal) • perubahan tekanan (eksergi tekanan, eksergi dinamis) • perubahan konsentrasi (eksergi pencampuran Berhubungan dengan perubahan komposisi kimiawi senyawa

28. EKSERGI DAN PANAS Sumberpanas padatemperaturtinggi T Q Kerja yang dilakukan: Q Q0 Lingkunganpadatemperaturrendah T0 Konversi panas Q menjadi kerja Wrev melalui suatu reversible heat engine antara temperatur tinggi T dan temperatur lingkungan T0

29. Energi termal, Q0 = Q – E = Q (T0/T), yang dilepaskan dari mesin ke sekeliling pada temperatur T0 tidak dapat dimanfaatkan, dan itu disebut anergi: Anergi = Energi – Eksergi Efisiensi dari het engine yang beroperasi secara reversibel, rev (= Wrev/Q), menyatakan energy availabilityQ dari sejumlah panas Q pada temperatur T:

30. Jika heat engine beroperasi secara irreversibel, maka jumlah kerja, Wirr, yang diperoleh dari sejumlah energi termal Q lebih kecil daripada jumlah maksimum kerja, Wrev, dan tentu saja lebih kecil daripada eksergi (E) dari energi termal Q pada temperatur T :

31. EKSERGI DAN TEKANAN P0 Kerja yang dilakukan adalah melawan tekanan atmosferis P0, yaitu kerja untuk me-mindahkan sejumlah ter-tentu gas atmosferis. Kerja ini tidak dapat diguna-kan, sehingga available work ekivalen dengan eksergi E dan lebih kecil daripada Wrev V0 P0 V P

32. Tekanan P Temperatur T0 Tekananlingkungan P0dantemperatur T0 Eksergi dari gas pada tekanan tinggi P yang mengalami ekspansi ke tekanan rendah P0 pada temperatur konstan T0

33. Jika P >> P0 WrevE Persamaan gas ideal padatemperaturkonstan T0: PV = nRT0 P dV + V dP = 0 Eksergi molar dari gas yang mengalamiprosesperubahantekananadalah: