EOR “ENHANCED OIL RECOVERY”­

RINGKASAN

EOR

“ENHANCED OIL RECOVERY”­

Disusun oleh :

Arry Try Fiatno

09.01.085

arryangler@ymail.com

JURUSAN TEKNIK PERMINYAKAN  

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI

MINYAK DAN GAS BUMI 
BALIKPAPAN

RINGKASAN EOR

Ø    Pengertian Perolehan Tahap Lanjut (EOR) adalah :

·       Perolehan minyak yang berasal dari salah satu atau beberapa metode pengurasan yang menggunakan energi luar reservoir.

·       berbagai cara yang dilakukan untuk meningkatkan laju produksi dari suatu sumur, tanpa merusak formasi dari reservoir yang ada, sehingga faktor perolehan dari sumur produksi tersebut meningkat.

Ø    Alasan dilakukan EOR ialah :

jumlah cadangan hidrokarbon diperkirakan masih cukup besar, tetapi tekanan sudah sangat menurun

Ø    Tujuan EOR adalah :

·       Meningkatkan faktor perolehan minyak

·       Mengurangi saturasi minyak residual (Sor)

·       Menurunkan viskositas minyak yang terdapat dalam reservoir

·       Mengurangi tekanan kapiler pada sistem fluida-batuan reservoir

·       Memberikan driving force pada laju produksi minyak yang sudah rendah

·       Meningkatkan areal sweep efficiency (bergantung pada karakteristik reservoir)

 

Ø    Dasar  Pemilihan Metode EOR

1.  Kedalaman

Kedalaman reservoir merupakan faktor penting dalam menentukan keberhasilan suatu EOR dari segi teknik maupun ekonomi. Dari sudut pandang teknik, jika reservoir cukup dangkal, tekanan injeksi yang dapat dikenakan pada reservoir juga kecil karena dibatasi oleh tekanan rekah.

2.  Kemiringan

Kemiringan memiliki arti yang penting jika perbedaan rapat massa yang didesak cukup besar. Jika kecepatan pendesakan besar sekali, pengaruh kemiringan tidak terlalu besar. Jika fluida pendesaknya air, maka cenderung untuk maju lebih cepat di bagian bawah.

3.  Tingkat Heterogenitas Reservoir

Heterogenitas reservoir ditentukan oleh :

·       Tingkat ketidakseragaman ukuran pori

·       Stratigrafi / jenis batuan

·       Kontinuitas yang dipengaruhi oleh struktur

4.  Sifat Petrofisik

Besaran – besaran petrofisik yang mempengaruhi keberhasilan metode EOR atau peningkatan perolehan ialah :

·       Porositas

·       Permeabilitas

·                   Permeabilitas efektif sebagai fungsi saturasi (k_ro dan k_rw)

·       Tekanan kapiler

·       Kebasahan batuan

5.  Mekanisme Pendorong

Peranan mekanisme pendorong sangat penting artinya dalam EOR. Misalnya, jika suatu reservoir memiliki tenaga pendorong air (waterdrive mechanism) yang kuat, maka injeksi air atau kimiawi tidak akan memberi dampak yang berarti.

6.  Cadangan Minyak Tersisa

Cadangan minyak tersisa reservoir mempunyai hubungan langsung dengan nilai ekonomi penerapan suatu metode EOR. Makin besar cadangan tersisa, maka makin besar suatu proyek EOR mendapatkan keuntungan.

7.  Saturasi Minyak Tersisa (S_or)

Besarnya saturasi minyak tersisa menentukan sulit mudahnya pendesakan atau pengurasan yang dilakukan oleh fluida injeksi. Hal ini disebabkan oleh dua hal, yaitu pengurasan minyak akan memerlukan metode yang mahal dan jumlah minyak yang harus menanggung biaya pengurasan makin sedikit.

8.  Viskositas Minyak

Viskositas minyak penting dalam pemilihan metode EOR dan juga dalam penentuan keberhasilan metode tersebut. Dalam pendesakan tak tercampur, besaran yang menentukan efektifitas penyapuannya ialah perbandingan mobilitas fluida pendesak dengan minyak didesak.

Ø    Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi EOR

1.  Mobilitas Fluida

-  Mobilitas merupakan suatu ukuran kemudahan suatu fluida untuk mengalir melalui media berpori dengan suatu gradient tekanan tertentu.

-   Mobilitas fluida merupakan perbandingan antara permeabilitas efektif fluida tersebut terhadap viskositasnya pada kondisi reservoir.

          λ = k_f/μ_f       ……………………………………………..(1)

dengan :

          λ        = mobilitas fluida, md/cp

          k_f      = permeabilitas efektif, md

          μ_f        = viskositas fluida, cp

Persamaan ini berlaku baik untuk air, minyak, dan gas.

2.  Perbandingan Mobilitas Fluida

-  Besaran ini menghubungkan antara mobilitas air yang berada di belakang kontak air-minyak (front) dengan mobilitas minyak yang berada di dalam oil bank. Apabila harga dari perbandingan mobilitas fluida ini semakin kecil, maka bagian yang tersapu oleh fluida injeksi akan semakin besar.

M=(k/μ)_pendesak/(k/μ)_didesak                                  ……..(2)

dengan :

          M      = perbandingan mobilitas

          k       = permeabilitas efektif fluida, md

          μ       = viskositas fluida, cp

Bila proses pendesakannya merupakan pendesakan fluida yang bercampur (miscible), maka permeabilitas efektif fluida pendesak dan fluida yang didesak sama, sehingga secara lebih sederhana yang dibandingkan hanya viskositas kedua fluida tersebut saja.

3.  Pola Sumur Injeksi

-  Pertimbangan dalam penentuannya tergantung pada :

tingkat keseragaman formasi, yaitu penyebaran permeabilitas ke arah lateral maupun ke arah vertikal.

Gambar 1. Pola Sumur Injeksi (Latil et.al ⁸)

4.  Efisiensi Penyapuan (E_S)

-  Efisiensi penyapuan didefinisikan sebagai perbandingan antara luas daerah hidrokarbon yang telah terdesak di depan front dengan luas daerah hidrokarbon seluruh reservoir.

5.  Efisiensi Pendesakan (E_D)

-  Efisiensi pendesakan merupakan perbandingan antara volume hidrokarbon (minyak atau gas) yang dapat didesak dari sebuah atau banyak pori – pori terhadap volume hidrokarbon total yang terdapat di dalam pori – pori tersebut.

Dalam prakteknya, efisiensi pendesakan didefinisikan lebih sederhana, yaitu fraksi hidrokarbon (minyak atau gas) yang dapat didesak setelah dilalui oleh front dan zona transisinya.

Bila dianggap suatu kasus pendesakan linier pada suatu sampel media berpori yang berbentuk silinder, kemudian semua pori – pori yang terletak di belakang front dapat diisi oleh fluida pendesaknya, maka sesuai dengan definisi, efisiensi volumetriknya akan mencapai 100% dan hubungan yang menunjukkan efisiensi pendesakan adalah sebagai berikut :

E_D=(Soi - Sor)/S_oi ……….(3)

dimana :

          E_D     = efisiensi pendesakan, fraksi

          S_oi     = saturasi minyak mula – mula (pada saat awal

pendesakan)

          S_or     = saturasi minyak sisa

Dalam prakteknya, Sor dan E_D akan tetap harganya sampai bidang front mencapai titik produksi. Pada saat dan sebelum  waterbreakthrough terjadi, efisiensi pendesakan ditunjukkan oleh persamaan :

         

          (E_D)_BT=(Soi - Sor)_BT)/S_oi  …………..(4)

Harga S_oi akan berkurang dan E_D akan bertambah dengan terus berlalunya zona transisi melewati sumur produksi. Setelah zona transisi berlalu, maka akan diperoleh harga S_or minimum yang merupakan saturasi minyak irreducible dan efisiensi pendesakan akan mencapai suatu harga maksimum, sesuai dengan persamaan :

          (E_D)_max=(Sor - Sor_(min))/S_oi  ………..(5)

6.  Efisiensi Invasi

Efisiensi invasi didefinisikan sebagai besarnya perbandingan antara volume hidrokarbon dalam pori – pori yang telah didesak oleh fluida terhadap volume hidrokarbon yang tertinggal di belakang front.

Dalam pembicaraan mengenai efisiensi penyapuan, seolah – olah proses pendesakan memiliki sifat – sifat yang merata secara vertikal. Tetapi pada kenyataannya hal tersebut jarang sekali terjadi di dalam reservoir. Agar pengaruh aliran ke arah vertikal turut diperhitungkan, maka perlu ditentukan terlebih dahulu efisiensi invasinya. Besar kecilnya efisiensi invasi dipengaruhi oleh adanya pelapisan serta pengaruh gravitasi.

Hubungan efisiensi secara keseluruhan dapat dinyatakan sebagai berikut :

E=E_sxE_DxE_i  …………(6)

CINTA beda KTP

CINTA BEDA KTP

Mungkin setelah ku ucapkan selamat tinggal untuk berlayar, tak kusangka selamat tinggal itu juga menjadi kata pengantar selamat tinggal untuk rasa sayang yg tersisa, kini terpaksa aku lakukan, bukan niat pergi meninggalkanmu, Cinta yg pernah kualami kini terasa berbeda, karna perbedaan membuatmu menjadi itu suatu masalah, ku tahu kau menyayangiku, biarlah aku yg mengalah hatiku pasti sayang padamu, tapi biarlah takdir yg menyatukannya di akhir, padaNYA ku memohon doa, agar kau bahagia disampingnya, aku ingin melihatmu bahagia dengan orang yg kau pilih, biarlah ini menjadi jalan hidupku, mungkin memang ini jalan takdir ku, tak bisa bersamamu adalah suatu hal pasti perlu ketabahan besar. Salahku t'lah meninggalkanmu terlallu lama dan mungkin cintaku tak mampu menahanmu untuk menungguku sejenak. Kehidupan terasa sulit untuk menatap, hingga seseorang hadir menatap dengan bingkisan senyum indah, membuatku semakin terpuruk hingga ku mampu berfikir mungkin ini harus kulakukan untuk kebaikannya, butuh pengorbanan agar ia mampu membenciku hingga melupakanku, ku tak ingin akhirnya ia menangis karna bersamaku yang berbeda ini, ku takkan kuat untuk melihatnya sedihh.


Tuhan kuatkanlah hambamu yang lemah ini, sungguh hamba tak mampu untuk menjalaninya, apakah kuharus naik kepuncak Gunung untuk sampaikan bahwa aku sayang padanya dan satukanlah perbedaan ini, sungguh perbedaan ini membuat sesak nafasku Tuhan, Bila langkah yang kuambil ini salah tegurlah hamba, dan bila yang hamba lakukan ini benar maka tunjukkanlah kebenaran itu.... AMIEN,,,,

GRUNGE JUGA BISA TAUBAT…!!!

GRUNGE JUGA BISA TAUBAT…!!!

SETELAH INGIN MEMBUKTIKAN ADANYA MALAIKAT DAN SIKSA KUBUR

Belum tentu kesombongan seorang aliran bebas dan juga ia seorang pelajar SMA ternama di Balikpapan ( Mr. S ) akan berakhir kalau ia tidak mendapatkan pengalaman di KUBURAN, dimana ia pernah menggali LIANG  KUBUR bersama teman - temannya untuk pemakaman tetangganya.pengalaman di LIANG LAHAD itulah membuat ia sadar akan kelakuannya selama ini dan akhirnya ia merubah prilakunya 
sehari –harinya .sebelumnya,ia selalu memposisikan dirinya sebagai ANTIPATI TERHADAP ISLAM, namun akhirnya ia berbalik menjadi seorang yang sholeh dan mengabdikan hidupnya hanya untuk beribadah 
kepada TUHAN YME  yang sebelumnya ia mengaku sebagai TUHAN.

Bagi Teman-Temannya Sangat  Monoton Melihat Prilaku Mr.S Memaki-Maki Orang – Orang Yang Hendak Pergi Beribadah Maupun Pergi Pengajian Mungkin Hal Yang Biasa.Mereka Sudah Hafal Perangainya Yang Demikian. .Ia Memank Suka Menjelek-jelekan orang laen . Entah Mengapa Setiap Kali Di Sekolah Di Selenggarakan Acara Keagaman,Lelaki Bertubuh PENDEKAR Alias PENDEK TAPI KEKAR Selalu Protes Tidak Setuju. Apalagi Jika Pengajian Menggunakan Pengeras Suara Yang Menggema Ke Seantero Sekolah.Kalau Sudah Begini Dia Akan Mencak-Mencak Dan Spontan Kata-Kata Kotor Mengalir  Deras Tanpa Ampun Seperti Sudah Teracik Demikian Rapi.Baginya Beribadah Itu Gak Ada Manfaatnya Toh,Tanpa Beribadah Orang Bisa Juga Makan. Hai BEBEK-BEBEK  Mau  Kemana Kalian ? ?? Kalian Semua Itu Tolol  Ya, Dasar BUDAK-BUDAK Gak Ada Gunanya.    Kenapa Capek – Capek Mendengarkan Ceramah –                              Ceramah Kyai-Kyai Yang Tak Ada Untungnya ,Hah !!! Apa Itu TAUHID DAN AKHERAT ?”. Begitulah Cemoohan Yang Acapkali Terlontar Dari Mulut Sang Mr.S .Kalau Melihat Teman - Temannya Yang Melintas Di Jalan Bermaksud Pergi Beribadah Berjamaah Di Mesjid Di Dekat Sekolah.Namun Semua Temannya Yang Mendengarkan Cemoohan Mr.S Tak Menggubris, Sambil Berbisik-Bisik : “Tak Perlu Diladeni Oreng Strees Dan Gila Seperti Dia Tiada Guna Tau”

Memank Perlakuan Mr.S Tak Berhenti Sampai Di Situ,Parahnya Lagi Ia Suka Mengumbar Perkataannya Yang Tidak Mempercayai Adanya MALAIKAT Dan SIKSA KUBUR .Jika Ada Temannya Yang Menerangkannya.” Kenapa Aku Harus Mempercayai MALAIKAT Dan SIKSA KUBUR ???,MALAIKAT Yang Mana Dan SIKSA KUBUR Yang Bagaimana??? Sudah Jelas,Orang Yang Sudah Mati Itu Tidak Bisa Berbuat Apa-Apa.NYAWANYA SUDAH LEPAS,TINGGAL JASADNYA  SAJA YANG ADA.Itu Pun Akan MEMBUSUK Dan BERCAMPUR DENGAN TANAH.Bagaimana Mungkin Aku Harus Mempercayai Hal-Hal Yang Tidak Masuk Akal Itu.JASAD YANG SUDAH HANCUR,Ya Tidak Bisa Kembali Lagi Aplagi Di Siksa Oleh MALAIKAT.Dasar Dari Mana ??? Hah ,Seperti Sudah Mengalami Sendiri Didalam Kuburan ??? “ ujar Mr.S. Selang Beberapa Hari Kemudian Temannya Ada Yang MENINGGAL DUNIA Dan Akhirnya Mr.S Dan Temannya IJO Dan ILU. Memutuskan  Untuk Membantu Menggali Liang Lahad Setelah Selesai Mereka Pun Istirahat .Penggalian Tanah Kuburan Sudah Selesai Dari Tadi, Tapi Jenazahnya Belum Datang Juga Ya ?”Ujar IJO,Sudah Beduk Lagi,” ILU Menimpali, Panas Pun Menyengat Tubuh Mereka,Maka Mereka Memutuskan                              

Untuk Berlindung Di Dalam Liang Lahad,Sembari Menunggu Kedatangan Jenazah,Salah Satu Iseng Mengusulkan,”Kata Banyak Orang MALAIKAT Itu Akan Muncul Jika Orang Sudah Dikebumikan,”Benarkah Ujar Mr.S,Manknya Kenapa “Ujar ILU,Gak Selama Ini Kan Aku Gak Percaya Adanya MALAIKAT Dan SIKSA KUBUR Sekarang Aku Akan Membuktikan Apa Benar Ada MALAIKAT Jika Jenazah Sudah Di Kubur ?”ujar Mr.S. Bagaimana Kehidupan Didalam Kubur Ya ?”Ucap Mr.S Sudah Jangan Macem-Macem,Kita Disina Saja Sambil Ngomongin Tentang UAN Kan Ntar Lagi Kita Kan UAN “Kata ILU,Manknya Kamu BERANI “Kata IJO, YA IYALAH Masa YA IYA DONKZ “ujar Mr.S dengan gaya angkuhnya Usai Pembicaraan Itu ,Mr.S Langsung Membaringkan Tubuhnya Dalam Liang,Ia Memposisikan Tubuhnya Layaknya JENAZAH Yang Hendak Dikuburkan ,Teman-Temannya  Yang Membantu Mr.S Menggali Liang Lahad Mereka Pun Tercengang Melihat Tingkah Mr.S yang KONYOL,Dan Mr.S Pun Tertawa Terbahak-Bahak Entah Apa Yang Membuat Lelaki PENDEKAR Alias PENDEK TAPI KEKAR Tersebut Tertawa. Hembusan Angin Pun Masih Menyapa Mereka,Tiba-Tiba Hal Yang Tak Terduga Dan Tak Dikira-Kira Terjadi Di Liang Lahad Yang Di Gali Mr.S Dan CS,Mendadak Mereka Dikejutkan Oleh Getaran Yang Dahsyat Dari Dalam Liang Lahad Diiringi Dengan Dentuman Yang Sangat Keras “Duuuuungngngngng……….”Serasa Seisi Liang Lahad Di Bom. Dengan Spontanitas IJO Dan ILU Yang Masih Berdiri Di Dalam Liang Lahat Pun Loncat Dengan Tenaga Yang Masih Tersimpan,Karna Di Dalam Liang Lahat Terjadi Goncangan Yang Sangat Keras Membuat tanah yang mereka gali masuk lagi kedalam ,tapi tak lama ia di atas ia melihat Mr.S masih terbaring di dalam liang lahad mereka pun berteriak sekencang mungkin tapi Mr.S gak ada RESPONNYA  ia pun berdua turun lagi ke bawah mengangkat Mr.S yang gak sadarkan diri ke atas.dengan keadaan panik bercampur takut tampak terukir di wajah mereka,setelah meraka diatas ia melihat ROMBONGAN JENAZAH datang dan ILU dan IJO pun menanyakan apakah merasakan goncangan ,rombongan pun malah kebingungan,tak tahu kemana arah pertanyaan itu di lemparkan.”GONCANGAN APA ? saya tidak Ngerasa apa-apa” jawab salah seorang di antara mereka,dan begitu pun rombongan yang laennya tak ada satu pun yang merasakan goncangan tersebut.IJO dan ILU pun terdiam dan ketakutan sampai pemakaman selesai,Mr.S pun belum sadarkan diri,setelah dibawa pulang selang beberapa waktu ia pun sadarkan diri dan tanpa kata-kata terlontar yang keluar dari bibir Mr.S sejenak dia hanya terdiam , GAK ADA ANGIN GAK ADA HUJAN ia langsung berlari ke mesjid dan memohon kepada USTAD yang dulunya pernah ia lecehkan di depan umum,kini ia meminta untuk di ajarkan sholat,mengaji dan ia pun memohon TAUBAT NASUHA kepada allah SWT.dan ia pun sekarang menjadi ABDI MESJID dan ia pun menghabiskan hidupnya hanya untuk beribadah dan menjadi anak yang sholeh.

Kesombongan Dan Keangkuhan Hanya Membawa Malapetaka Kepada Diri Kita Dan Orang Laen, Musibah Yang Di Peroleh Orang Adalah Hikmah Yang Tersembunyi Bagi Kita             Gak Semua Musibah Itu Buruk coey  

                                                            and                                                           

                         Merugikan Kita Semua Pasti Ada Hikmahnya  coey                                                

TOUBATLAH Engkau Sebelum Engkau DI NOUBATKAN Sebagai PENGHUNI ABADI NERAKA “NGOMONK-NGOMONK SOAL SEMEN MAAF KALO ADA SALAH Ya MEN”

     Wassalam……

                       

                                                 

BAB III THERMODINAMIKA

BAB III

THERMODINAMIKA

1. GAS IDEAL

Definisi mikroskopik gas ideal :

a.    Suatu gas yang terdiri dari partikel-partikel yang dinamakan molekul.

b.    Molekul-molekul bergerak secara serampangan dan memenuhi hukum-hukum gerak Newton.

c.     Jumlah seluruh molekul adalah besar

d.    Volume molekuladalah pecahan kecil yang dapat diabaikan dari volume yang ditempati oleh gas tersebut.

e.    Tidak ada gaya yang cukup besar yang beraksi pada molekul tersebut kecuali selama tumbukan.

f.     Tumbukannya eleastik (sempurna) dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat.

Jumlah gas di dalam suatu volume tertentu biasanya dinyatakan dalam mol. Misalkan suatu gas ideal ditempatkan dalam suatu wadah (container) yang berbentuk silinder

– Hukum Boyle : Bila gas dijaga dalam temperatur konstan, tekanannya ber-banding terbalik dengan volume.

– Hukum Charles & Gay-Lussac : Jika tekanan gas dijaga konstan, volume berbanding lurus dengan temperatur.

Kesimpulan tersebut dapat dirangkaum sebagai persamaan keadaan gas ideal :

                        pV = nRT

R : konstanta gas universal

   = 8,31 J/mol .K

   = 0,0821 Lt . atm/mol.K

2. KALOR dan USAHA

            Kalor dan usaha sama-sama berdimensi tenaga (energi). Kalor merupakan tenaga yang dipindahkan (ditransferkan) dari suatu benda ke benda lain karena adanya perbedaan temperatur. Dan bila transfer tenaga tersebut tidak terkait dengan perbedaan temperatur, disebut usaha (work).

 

   dy

                                                           

    F

                          

Mula-mula gas ideal menempati ruang dengan volume V dan tekanan p. Bila piston mempunyai luas penampang A maka gaya dorong gas pada piston F = pA.

Dimisalkan gas diekspansikan (memuai) secara quasistatik, (secara pelan-pelan sehingga setiap saat terjadi kesetimbangan), piston naik sejauh dy, maka usaha yang dilakukan gas pada piston :

                       

                                    dW  = F dy

                                           = p A dy

A dy adalah pertambahan volume gas,

                                    dW = p dV     

Bila volume dan tekanan mula-mula V_i dan p_i  dan volume dan tekanan akhir V_f  dan p_f , maka usaha total yang dilakukan gas :

                                                V_f

                                    W = ò p dV

                                        V_i

          P          

            p_i             i

p_f                                                                     f

                                                                                                                        V

                        V_i                                                  V_f

Kerja yang dilakukan gas pada saat ekspansi dari keadaan awal ke keadaan akhir adalah luas dibawah kurva dalam diagram pV.

 

     P                                 P                              P     

  p_i        i                         p_i                   i                                                   i

  p_f                                f                   p_f                         f              p_f   f                f

                                V                                  V                               V

        V_i            V_f                            V_i            V_f                 V_i            V_f

Tampak bahwa usaha yang dilakukan dalam setiap proses tidak sama, walaupun mempunyai keadaan awal dan keadaan akhir yang sama.

            “Usaha yang dilakukan oleh sebuah sistem bukan hanya tergan-tung pada keadaan awal dan akhir, tetapi juga tergantung pada proses perantara antara keadaan awal dan keadaan akhir”.

Dengan cara yang sama,

            “kalor yang dipindahkan masuk atau keluar dari sebuah sistemtergantung pada proses perantara di antara keadaan awal dan keadaan akhir”.

3. HUKUM PERTAMA THERMODINAMIKA

            Suatu proses dari keadaan awal i ke keadaan akhir f, untuk setiap keadaan perantara (lintasan) yang berbeda memberikan Q dan W yang berbeda, tetapi mempunyai harga Q - W yang sama. Q - W hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir saja.

            Q - W ini dalam termodinamika disebut perubahan tenga internal (DU = U_f - U_i ), sehingga :

DU = Q - W

yang dikenal sebagai hukum pertama termodinamika,  yang merupakan hukum kekekalan energi.

Untuk perubahan infinitisimal :

                                                            dU = dQ - dW

4. KALOR JENIS GAS IDEAL

            Secara mikroskopis, temperatur dari gas dapat diukur dari tenaga kinetik translasi rata-rata dari molekul gas tersebut, Untuk molekul yang terdiri satu atom, momoatomik, seperti He, Ne, gas mulia yang lain, tenaga yang diterimanya seluruhnya digunakan untuk menaikkan tenaga kinetik translasinya,oleh karena itu total tenaga internalnya :

                                               

                                                U = 3/2 NkT = 3/2 nRT

Tampak bahwa U hanya merupakan fungsi T saja.

                        p

                                          f

                                                              f’      T + DT

                                      i

                                                                        T

                                                                                    V

            Untuk suatu proses volume konstan (i -> f ), usaha yang diakukan gas : W = p dV = 0, maka menurut hukum pertama termodinamika,

                                                Q = DU = 3/2 n R DT

                                                n c_v DT = 3/2 n R DT

                                                 c_v = 3/2 R

Seluruh kalor yang diterimanya, digunakan untuk menaikkan tenaga internal sistem. cv adalah kalor jenis molar gas untuk volume konstan.

Untuk suatu proses volume konstan (i -> f’ ), usaha yang dilakukan gas W = p dV = p DV, maka menurut hukum pertama termodinamika

                                                DU = Q - W

                                                      = n c_p DT - p DV

Karena kedua proses tersebut mempunyai temperatur awal dan akhir yang sama maka DU kedua proses sama.

                                                n c_v DT = n c_p DT - p DV

Dari pV = nRT diperoleh p DV = n R DT , maka

                                    n c_v DT = n c_p DT - n R  DT

                                   

                                     c_p  -  c_v  =  R 

Karena c_v = 3/2 R, maka  c_p = 5/2 R, perbandingan antara kuantitas tersebut

                        g = c_p / c_v  = 5/3

Untuk gas diatomik dan poliatomik dapat diperoleh dengan cara yang sama :

                        gas diatomik  ( U = 5/2 nRT) : g = 7/5

                        gas poliatomik (U = 3 nRT) : g = 4/3

5. PROSES-PROSES DALAM TERMODINAMIKA

5.1. Proses Isokoris (volume konstan)

Bila volume konstan, p/T = konstan,

                                               

                                                p_i/ T_i = p_f/T_f

                        p             f

           

                                       i       

                                                                                                   V     

Pada proses ini DV = 0, maka usaha yang dilakukan W = 0, sehingga

                                               

                                                Q =  DU = n c_v DT

5.2. Proses Isobaris (tekanan konstan)

Bila tekanan konstan, V/T = konstan,     

                                    V_i/ T_i = V_f/T_f

                        p            

           

                                           i                               f                   

 

                                                                                                   V     

Pada proses ini usaha yang dilakukan W = p DV = p (V_f - V_i ) , sehingga

                                               

                                      DU = Q - W

                                      DU = n c_p DT -  p DV

5.3. Proses Isotermis (temperatur konstan)

Bila temperatur konstan, pV = konstan,                                      

                                                p_iV_i = p_fV_f

                        p             i

           

                                                                           f       

                                                                                                   V     

Pada proses ini DT = 0, maka perubahan tenaga internal DU = 0, dan usaha yang dilakukan :

                                                W = ò p dV

p = nRT/V, maka

                                                W = nRT  ò (1/V)  dV

                                                W = nRT ln (V_f/V_i)

           

                                                            Q =  W

5.4. Proses Adiabatis

Pada proses ini tidak ada kalor yang masuk, maupun keluar dari sistem, Q = 0. Pada proses adiabatik berlaku hubungan  pV^g= konstan (buktikan),                                        

                                                p_iV^g_i = p_fV^g_f

                        p             i

           

                                                                           f       

                                                                                                   V     

Usaha yang dilakukan pada proses adiabatis :

                                                W = ò p dV

p = k/V^g  , k = konstan , maka

                                                W = ò (k/V^g )  dV

                                                W = 1/(1-g) { p_fV_f - p_iV_i}

           

                                                       DU = -W

6. PROSES TERBALIKKAN & PROSES TAK TERBALIKKAN

            Secara alami kalor mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur rendah, tidak sebaliknya. Balok meluncur pada bidang, tenaga mekanik balok dikonversikan ke tenaga internal balok & bidang (kalor) saat gesekan. Proses tersebut termasuk proses tak terbalikkan (irreversible). Kita tidak dapat melakukan proses sebaliknya.

            Proses terbalikkan terjadi bila sistem melakukan proses dari keadaan awal ke keadaan akhir melalui keadaan setimbang yang berturutan. Hal ini terjadi secara quasi-statik. Sehingga setiap keadaan dapat didefinisikan dengan jelas P, V dan T-nya. Sebaliknya pada proses irreversible, kesetimbangan pada keadaan perantara tidak pernah tercapai, sehingga P,V dan T tak terdefinisikan.

        pasir                                        p      irreversible

                                                                        f              

                                                        i         reversible

                                                                                   V

   Reservoir kalor

7. MESIN KALOR

            Rangkaian dari beberapa proses termodinamika yang berawal dan berakhir pada keadaan yang sama disebut siklus.

 

                      p                2

 

                                                             3

                              1                                     4

                                                                     V

Untuk sebuah siklus, DT = 0 oleh karena itu DU = 0. Sehingga

                                                             Q = W.

Q menyatakan selisih kalor yang masuk (Q₁) dan kalor  yang keluar (Q₂) (Q = Q₁- Q₂) dan W adalah kerja total dalam satu siklus.

7.1. Siklus Carnot

            Tahun 1824 Sadi Carnot menunjukkan bahwa mesin kalor terbalikkan adengan siklus antara dua reservoir panas adalah mesin yang paling efisien.

            Siklus Carnot terdiri dari proses isotermis dan proses adiabatis.

” Proses a-b : ekaspansi isotermal pada temperatur T_h (temperatur tinggi). Gas dalam keadaan kontak dengan reservoir temperatur tinggi. Dalam proses ini gas menyerap kalor T_h dari reservoir dan melakukan usaha W_ab menggerakkan piston.

                                                Q_h

                               a              

                                                              b

                                                       

 

                                    d

                                                Qc                 c

 

” Proses b-c : ekaspansi adiabatik. Tidak ada kalor yang diserap maupun keluar sistem. Selama proses temperatur gas turun dari T_h ke T_c  (temperatur rendah) dan melakukan usaha W_ab .

” Proses c-d : kompresi isotermal pada temperatur T_c (temperatur tinggi). Gas dalam keadaan kontak dengan reservoir temperatur rendah. Dalam proses ini gas melepas kalor Q_c dari reservoir dan mendapat usaha dari luar W_cd.

” Proses d-a : kompresi adiabatik. Tidak ada kalor yang diserap maupun keluar sistem. Selama proses temperatur gas naik dari T_c ke T_h  dan mendapat usaha W_da .

Efisiensi dari mesin kalor siklus Carnot :

                        h = W/Q_h = 1 - Q_c /Q_h      

karena Q_c /Q_h = T_c /T_h (buktikan)

maka

                        h =  1 - T_c /T_h

7.2. Mesin Bensin

      Proses dari mesin bensin ini dapat didekati dengan siklus Otto.

” Proses O-A : Udara ditekan masuk ke dalam silinder pada tekanan atmosfir dan volume naik dari V₂ menjadi V₁.

” Proses A-B : gas ditekan secara adiabatik dari V₁ menjadi V₂ dan temperaturnya naik Dari  T_A ke T_B.

 

        p                     

                C                  

 

                B                                      D

 

                O                                     A

                  V₂                              V₁                  V   

” Proses B-C : terjadi proses pembakaran gas (dari percikan api busi), kalor diserap oleh gas Q_h. Pada proses ini volume dijaga konstan sehingga tekanan dan temperaturnya naik menjadi p_C dan T_C..

” Proses C-D : Gas berekspansi secara adiabatik, melakukan kerja WCD.

” Proses D-A : kalor Q_c dilepas dan tekanan gas turun pada volume konstan.

” Proses A-O : dan pada akhir proses, gas sisa dibuang pada tekanan atmosfir dan volume gas turun dari V₁ menjadi V₂..

Bila campuran udara-bahan bakar dianggap gas ideal, effisiensi dari siklus Otto adalah :

                                    h = 1 - 1/(V₁/V₂.) ^g-1.

V₁/V₂. disebut rasio kompresi.

7.3. Mesin Diesel.

Mesin diesel diidealkan bekerja dengan siklus Diesel.

 

                                   C

                  B                

                                                        D

 

                                                        A

                  V₂            V₃              V₁

Berbeda dengan mesin bensin, pembakaran gas dilakukan dengan memberikan kompresi hingga tekanannya tinggi. Pada proses BC terjadi pembakaran gas berekspansi sampai V₃ dan dilanjutkan ekspansi adiabatik sampai V₁. Rasio kompresi siklus Diesel lebih besar dari siklus Otto sehingga lebih efisien.

7. 4. Heat Pumps dan Refrigerators.

Heat pump adalah peralatan mekanis untuk memanaskan atau mendinginkan ruang dalam rumah/gedung. Bila berfungsi sebagai pemanas gas yang bersirkulasi menyerap panas dari luar (eksterior) dan melepaskannya di dalam ruang (interior). Bila difungsikan sebagai AC, siklus dibalik.

                                                Temperatur panas, Th

 

                                                                         Q_h

                                                                                                     W

                                                                          Qc

                                                Temperatur dingin, Tc

Efektifitas dari heat pump dinyatakan dalam Coefisien of Perfoment (COP),

                                                COP =Q_h/W

Refrigerator, seperti dalam heat pump, memompa kalor Qc dari makanan di dalam ruang ke luar ruangan.

                                                COP = Qc/W

8. HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA

Mesin kalor yang telah dibahas sebelumnya menyatakan :

§ kalor diserap dari sumbernya pada temperatur tinggi (Q_h)

§ Usaha dilakukan oleh mesin kalor (W).

§ Kalor dilepas pada temperatur rendah (Qc).

Dari kenyataan ini menujukkan bahwa efisiensi mesin kalor tidak pernah berharga 100 %. karena Qc selalu ada dalam setiap siklus. Dari sini Kelvin-Planck menyatakan :

“Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor, yang beroperasi pada suatu siklus, hanyalah mentransformasikan ke dalam usaha semua kalor yang diserapnya dari sebuah sumber”.

   Temperatur tinggi,Th              Temperatur tinggi, Th   

 

                   Q_h                                               Q_h             

 

                                 W                                              W

 

                   Qc

        Temperatur rendah, Tc              Temperatur rendah, Tc

                   Mesin kalor                                             Mesin kalor yang tidak mungkin

Sebuah heat pumps (atau refrigerator), menyerap kalor Qc dari reservoir dingin dan melepaskan kalor _Qh ke reservoir panas. Dan ini hanya mungkin terjadi bila ada usaha/kerja yang dilakukan pada sistem. Clausius menyatakan :

            “Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan tidak ada efek lain, selain daripada menyampaikan kalor secara kontinyu dari sebuah benda ke benda lain yang bertemperatur lebih tinggi”.

   Temperatur tinggi,Th              Temperatur tinggi, Th   

 

                   Q_h                                               Q_h             

 

                                 W                                           

 

                   Qc                                               Qc

        Temperatur rendah, Tc              Temperatur rendah, Tc

               Refrigerator                                                 Refrigerator yang tak mungkin

Secara sederhana, kalor tidak dapat mengalir dari objek dingin ke objek panas secara spontan.

9. ENTROPI

            Konsep temperatur muncul dalam hukum ke-nol termodinamika. Konsep energi internal muncul dalam hukum pertama termodinamika. Dalam hukum kedua termodinamika muncul konsep tentang entropi.

Misal ada proses terbalikkan, quasi-statik,  jika dQ adalah kalor yang diserap atau dilepas oleh sistem selama proses dalam interval lintasan yang kecil,

                                                dS = dQ/T

– Entropi dari alam naik bila proses yang berlangsung alamiah

– Perubahan entropi dari suatu sistem hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir sistem.

                                                         f

                                    DS = ò dS = ò dQ/T

                                                      i

     Untuk proses dalam satu siklus perubahan entropi nol DS = 0.

– Untuk proses adiabatik terbalikkan, tidak ada kalor yang masuk maupun keluar sistem, maka DS = 0. Proses ini disebut proses isentropik.

– Entropi dari alam akan tetap konstan bila proses terjadi secara terbalikkan.

Untuk proses quasi-statik, terbalikkan, berlaku hubungan : dQ = dU + dW dimana dW = pdV. Untuk gas ideal, dU = nc_v dT dan P = nRT/V, oleh karena itu

                                    dQ = dU + pdV = nc_v dT + nRT  dV/V

bila dibagi dengan T

                                    dQ/T = nc_v dT/T + nR  dV/V

                                    DS = ò dQ/T = nc_v ln(T_f/T_i) + nR ln(V_f/V_i)