| Termodinamika |
| --- |
| Mesin panas klasik Carnot |
| Cabang
* Klasik
* Statistik
* Kimia
* Termodinamika kuantum

* Kesetimbangan / Tak setimbang
 |
| Hukum
* Awal
* Pertama
* Kedua
* Ketiga

 |
| Sistem

| Keadaan |
| --- |
| * Persamaan keadaan
* Gas ideal
* Gas nyata
* Wujud zat
* Kesetimbangan
* Volume kontrol
* Instrumen
 |
| Proses |
| * Isobarik
* Isokorik
* Isotermis
* Adiabatik
* Isentropik
* Isentalpik
* Quasistatik
* Politropik
* Ekspansi bebas
* Reversibel
* Ireversibel
* Endoreversibilitas
 |
| Siklus |
| * Mesin kalor
* Pompa kalor
* Efisiensi termal
 |

 |
| Properti sistemCatatan: Variabel konjugat dengan *huruf miring*

|  |
| --- |
| * Diagram properti
* Sifat ekstensif dan intensif
 |
| Fungsi proses |
| 
* Kerja
* Panas

 |
| Fungsi keadaan |
| * Suhu / *Entropi* (Pendahuluan)
* Tekanan / *Volume*
* Potensi kimia / *Nomor partikel*
* Kualitas uap
* Properti tereduksi
 |

 |
| Persamaan
* Teorema Carnot
* Teorema Clausius
* Hubungan dasar
* Hukum gas ideal

* Hubungan Maxwell
* Onsager reciprocal relations
* Persamaan Bridgman
* *Tabel persamaan termodinamika*
 |
| Potensial
* Energi bebas
* Entropi bebas

* Energi dalam{\displaystyle U(S,V)}
* Entalpi{\displaystyle H(S,p)=U+pV}
* Energi bebas Helmholtz{\displaystyle A(T,V)=U-TS}
* Energi bebas Gibbs{\displaystyle G(T,p)=H-TS}
 |
| Ilmuwan
* Bernoulli
* Boltzmann
* Carnot
* Clapeyron
* Clausius
* Carathéodory
* Duhem
* Gibbs
* von Helmholtz
* Joule
* Maxwell
* von Mayer
* Onsager
* Rankine
* Smeaton
* Stahl
* Thompson
* Thomson
* van der Waals
* Waterston

 |
| * Wikipedia book Buku
* Category Kategori
* Portal Portal Termodinamika
 |
| * l
* b
* s
 |

**Proses adiabatik** (/ˌædiəˈbætɪk/; dari bahasa Yunani "a" + "diavaton") adalah proses yang muncul tanpa perpindahan panas dan massa antara sistem dan lingkungannya. Proses ini merupakan salah satu konsep penting dalam termodinamika dalam pengembangan hukum pertama termodinamika.

Proses adiabatik berlangsung dalam dinding yang disolasi termal sepenuhnya dan tak dapat ditembus benda.

Gas Ideal (proses reversibel)
-----------------------------

Artikel utama: Proses adiabatik reversibel
Untuk substansi sederhana, pada proses adiabatik dimana volume meningkat, energi dalam dari substansi harus berkurang
Persamaan matematika untuk gas ideal yang mengalami proses adiabatik reversibel adalah

{\displaystyle PV^{\gamma }=\operatorname {konstan} \qquad }
dengan *P* adalah tekanan, *V* adalah volume, dan

{\displaystyle \gamma ={C\_{P} \over C\_{V}}={\frac {f+2}{f}},}
{\displaystyle C\_{P}} adalah panas spesifik pada tekanan konstan,
{\displaystyle C\_{V}} adalah panas spesifik pada volume konstan, {\displaystyle \gamma } adalah indeks adiabatik, dan {\displaystyle f} adalah derajat kebebasan (3 untuk gas monoatomik, 5 untuk gas diatomik dan senyawa sederhana, seperti karbon dioksida).

Untuk gas ideal monoatomik, {\displaystyle \gamma =5/3\,}, dan untuk gas diatomik (seperti nitrogen dan oksigen) {\displaystyle \gamma =7/5\,}. Perhatikan bahwa rumus diatas hanya berlaku untuk gas ideal klasik dan bukan Bose–Einstein atau gas Fermi.

Untuk proses adiabatik reversibel, juga berlaku hubungan

{\displaystyle P^{1-\gamma }T^{\gamma }=\operatorname {konstan} }
{\displaystyle VT^{f/2}=\operatorname {konstan} }
dengan *T* adalah temperatur absolut.

Dapat juga dituliskan

{\displaystyle TV^{\gamma -1}=\operatorname {konstan} }
### Ekspansi adiabatik bebas dari suatu gas

Lihat pula: Ekspansi bebas
Untuk ekspansi adiabatik bebas dari suatu gas ideal, gas diletakkan dalam suatu kontainer terisolasi dan mengembang dalam vakum. Karena tidak ada tekanan luar untuk gas, maka kerja yang dilakukan oleh atau ke sistem adalah nol. Karena tidak ada perubahan panas atau kerja, maka menurut hukum pertama termodinamika, perubahan energi dalam adalah nol. Untuk gas ideal, temperatur tetap konstan karena energi dalam hanya bergantung pada temperatur untuk kasus ini. Pada temperatur konstan, entropi berbanding lurus dengan volume, sehingga entropi juga naik, maka proses ini tergolong ireversibel

### Penurunan rumus pemanasan dan pendinginan adiabatik

Definisi dari proses adiabatik adalah tidak ada perpindahan panas ke dalam sistem, {\displaystyle \delta Q=0}. Maka, menurut hukum pertama termodinamika,

{\displaystyle {\text{(1)}}\qquad dU+\delta W=\delta Q=0,}
dengan *dU* adalah perubahan energi dalam sistem dan *δW* adalah kerja yang dilakukan *oleh* sistem. Semua kerja (*δW*) yang dilakukan besarnya sala dengan perubahan energi dalam *U* karena tidak ada panas *δQ* yang masuk dari lingkungan. Kerja tekanan-volume *δW* yang dilakukan *oleh* sistem didefinisikan

{\displaystyle {\text{(2)}}\qquad \delta W=P\,dV.}
Meski begitu, *P* tidak konstan pada proses adiabatik tapi turut berubah seiring dengan perubahan *V*.

Maka perlu diketahui berapa nilai *dP* dan *dV* berhubungan satu sama lain. Untuk gas ideal, energi dalamor an ideal gas the internal energy is given by

{\displaystyle {\text{(3)}}\qquad U=\alpha nRT,}
dengan {\displaystyle {\alpha }} adalah angka derajat kebebasan dibagi 2, *R* adalah konstanta gas universal, dan *n* adalah jumlah mol pada sistem.

Turunkan persamaan (3) dan menggunakan hukum gas ideal, {\displaystyle PV=nRT}, menghasilkan

{\displaystyle {\text{(4)}}\qquad dU=\alpha nR\,dT=\alpha \,d(PV)=\alpha (P\,dV+V\,dP).}
Persamaan (4) sering dituliskan sebagai {\displaystyle dU=nC\_{V}\,dT}
karena {\displaystyle C\_{V}=\alpha R}.

Substitusi persamaan (2) dan (4) ke persamaan (1) sehingga

{\displaystyle -P\,dV=\alpha P\,dV+\alpha V\,dP,}
gabungkan:{\displaystyle -P\,dV,}:

{\displaystyle -(\alpha +1)P\,dV=\alpha V\,dP,}
bagi kedua sisi dengan *PV*:

{\displaystyle -(\alpha +1){dV \over V}=\alpha {dP \over P}.}
Setelah mengintegralkan sisi kiri dan kanan dari {\displaystyle V\_{0}} sampai V dan dari {\displaystyle P\_{0}} sampai P maka menjadi,

{\displaystyle \ln \left({P \over P\_{0}}\right)={-{\alpha +1 \over \alpha }}\ln \left({V \over V\_{0}}\right).}
Eksponenkan kedua sisi, kemudian substitusi {\displaystyle {\alpha +1 \over \alpha }} dengan {\displaystyle \gamma }, rasio kapasitas panas

{\displaystyle \left({P \over P\_{0}}\right)=\left({V \over V\_{0}}\right)^{-{\gamma }},}
Hilangkan tanda negatif dan didapatkan

{\displaystyle \left({P \over P\_{0}}\right)=\left({V\_{0} \over V}\right)^{\gamma }.}
Maka:

{\displaystyle \left({P \over P\_{0}}\right)\left({V \over V\_{0}}\right)^{\gamma }=1}
dan

{\displaystyle P\_{0}V\_{0}^{\gamma }=PV^{\gamma }=\operatorname {konstan} .}
### Penurunan rumus diskrit

Perubahan energi dalam sistem, diukur dari keadaan 1 ke keadaan 2, sama dengan

{\displaystyle {\text{(1)}}\qquad \Delta U=\alpha RnT\_{2}-\alpha RnT\_{1}=\alpha Rn\Delta T}
Di waktu yang sama, kerja yang dilakukan oleh perubahan tekanan-volume sebagai hasil proses ini, sama dengan

{\displaystyle {\text{(2)}}\qquad W=\int \_{V\_{1}}^{V\_{2}}P\,dV}
Karena prosesnya adiabatik, maka persamaan hukum pertama termodinamika menjadi

{\displaystyle {\text{(3)}}\qquad \Delta U+W=0}
Dengan persamaan sebelumnya,

{\displaystyle {\text{(4)}}\qquad PV^{\gamma }={\text{constant}}=P\_{1}V\_{1}^{\gamma }}
Susun ulang persamaan (4) menjadi

{\displaystyle P=P\_{1}\left({\frac {V\_{1}}{V}}\right)^{\gamma }}
Substitusi ke (2)

{\displaystyle W=\int \_{V\_{1}}^{V\_{2}}P\_{1}\left({\frac {V\_{1}}{V}}\right)^{\gamma }\,dV}
Diintegralkan

{\displaystyle W=P\_{1}V\_{1}^{\gamma }{\frac {V\_{2}^{1-\gamma }-V\_{1}^{1-\gamma }}{1-\gamma }}}
Substitusi {\displaystyle \gamma ={\frac {\alpha +1}{\alpha }}},

{\displaystyle W=-\alpha P\_{1}V\_{1}^{\gamma }\left(V\_{2}^{1-\gamma }-V\_{1}^{1-\gamma }\right)}
Disusun ulang,

{\displaystyle W=-\alpha P\_{1}V\_{1}\left(\left({\frac {V\_{2}}{V\_{1}}}\right)^{1-\gamma }-1\right)}
Menggunakan persamaan gas ideal dan mengasumsikan kuantitas molar konstan,

{\displaystyle W=-\alpha nRT\_{1}\left(\left({\frac {V\_{2}}{V\_{1}}}\right)^{1-\gamma }-1\right)}
Dengan rumus,

{\displaystyle {\frac {P\_{2}}{P\_{1}}}=\left({\frac {V\_{2}}{V\_{1}}}\right)^{-\gamma }}
atau

{\displaystyle \left({\frac {P\_{2}}{P\_{1}}}\right)^{-1 \over \gamma }={\frac {V\_{2}}{V\_{1}}}}
Substitusi ke persamaan sebelumnya untuk {\displaystyle W},

{\displaystyle W=-\alpha nRT\_{1}\left(\left({\frac {P\_{2}}{P\_{1}}}\right)^{\frac {\gamma -1}{\gamma }}-1\right)}
Substitusi persamaan ini dan (1) ke (3) menghasilkan

{\displaystyle \alpha nR(T\_{2}-T\_{1})=\alpha nRT\_{1}\left(\left({\frac {P\_{2}}{P\_{1}}}\right)^{\frac {\gamma -1}{\gamma }}-1\right)}
Sederhanakan,

{\displaystyle T\_{2}-T\_{1}=T\_{1}\left(\left({\frac {P\_{2}}{P\_{1}}}\right)^{\frac {\gamma -1}{\gamma }}-1\right)}
Sederhanakan,

{\displaystyle {\frac {T\_{2}}{T\_{1}}}-1=\left({\frac {P\_{2}}{P\_{1}}}\right)^{\frac {\gamma -1}{\gamma }}-1}
Sederhanakan,

{\displaystyle T\_{2}=T\_{1}\left({\frac {P\_{2}}{P\_{1}}}\right)^{\frac {\gamma -1}{\gamma }}}

Referensi
---------

1. ↑  Carathéodory, C. (1909). Untersuchungen über die Grundlagen der Thermodynamik, *Mathematische Annalen*, **67**: 355–386, DOI:10.1007/BF01450409. A translation may be found here. Also a mostly reliable translation is to be found at Kestin, J. (1976). *The Second Law of Thermodynamics*, Dowden, Hutchinson & Ross, Stroudsburg PA.
2. ↑  Bailyn, M. (1994). *A Survey of Thermodynamics*, American Institute of Physics Press, New York, ISBN 0-88318-797-3, p. 21.
3. ↑  Adiabatic Processes

* Silbey, Robert J.; et al. (2004). *Physical chemistry*. Hoboken: Wiley. hlm. 55. ISBN 978-0-471-21504-2. Pemeliharaan CS1: Penggunaan et al. yang eksplisit (link)
* Broholm, Collin. "Adiabatic free expansion." Physics & Astronomy @ Johns Hopkins University. N.p. 26 Nov. 1997. Web. 14 Apr. \*Nave, Carl Rod. "Adiabatic Processes." HyperPhysics. N.p. n.d. Web. 14 Apr. 2011. .
* Thorngren, Dr. Jane R.. "Adiabatic Processes." Daphne – A Palomar College Web Server. N.p. 21 July 1995. Web. 14 Apr. 2011.  Diarsipkan 2011-05-09 di Wayback Machine..

Pranala luar
------------

* Article in HyperPhysics Encyclopaedia