TERMODINAMIKA
TERMODINAMIKA
Termodinamika (bahasa
Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika
energi
, panas,
kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika
berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud
atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi
berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika"
biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep
utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses
"super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam
termodinamika tak-setimbang.
Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu,
telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan
hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang
diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak
tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan.
Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad
ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.
Menurut Arief MS Termodinamika adalah suatu konsep
mekanika perpindahan Energi. Seperti panas, di mana konsep perpindahan panas
adalah panas secara spontan akan berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur
rendah. Pada termodinamika inilah konsep mekanika itu akan di bahas.
Sebuah sistem termodinamika |
Konsep Dasar Dalam Termodinamika
Pengabstrakkan dasar atas termodinamika adalah
pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan.
Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan.
Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk
beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat
diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi
beberapa parameter. Dari prinsip-prinsip dasar termodinamika secara umum bisa
diturunkan hubungan antara kuantitas misalnya, koefisien ekspansi,
kompresibilitas, panas jenis, transformasi panas dan koefisien elektrik,
terutama sifat-sifat yang dipengaruhi temperatur.
Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan
yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut
lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas
sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan
lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran
yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
- sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
- sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkanh sebagai sifat pembatasnya:
- pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
- pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
- sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi
sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran,
meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi,
energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.
Keadaan Termodinamika
Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi
yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat
dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di
mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem.
Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang
merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan
untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum
fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem
yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.
Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan
yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan
tersebut.
Hukum-Hukum Dasar
Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di
dalam sistem termodinamika, yaitu:
A. Hukum Awal (Zeroth Law/Hukum
ke-0)
Bunyi Hukum Termodinamika 0 : "Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal
dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama
lain"
B. Hukum Pertama
1. Bunyi Hukum Termodinamika 1 : "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan,
melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja."
2. Rumus/Persamaan 1 Termodinamika:
Q = W +
∆U
ket :
Q = kalor/panas yang diterima/dilepas (J)
W = energi/usaha (J)
∆U = perubahan energi (J)
3. Hukum 1 Termodinamika dibagi menjadi empat proses,
yaitu
a. Proses Isobarik (tekanan tetap)
Proses isobarik adalah proses perubahan gas dengan tahanan
tetap. Pada garis P – V proses isobarik dapat digambarkan seperti pada berikut.
b. Proses Isotermis (suhu tetap)
Proses isotermis adalah proses perubahan gas dengan
suhu tetap. Perhatikan gra fikk pada Gambar berikut.
Pada proses ini berlaku hukum Boyle.
Karena suhunya tetap maka pada proses isotermis ini
tidak terjadi perubahan energi dalam ∆U=O . Sedang usahanya dapat dihitung dari luas
daerah di bawah kurva, besarnya seperti berikut.
c. Proses Isokhoris (volume tetap)
Proses isokhoris adalah proses perubahan gas dengan
volume tetap. Pada grafik P.V dapat digambarkan seperti pada Gambar berikut.
Karena volumenya tetap berarti usaha pada gas ini nol,
d. Proses Adiabatis (kalor tetap)
Pada proses isotermis sudah kita ketahui, U = 0 dan
pada proses isokoris, W = 0. Bagaiaman jika terjadi proses termodinamika tetapi
Q = 0 ?
Proses yang inilah yang dinamakan proses adiabatis.
Berdasarkan hukum I Termodinamika maka proses adiabatis memiliki sifat dibawah.
e. Proses Gabungan
Proses-proses selain 4 proses ideal diatas dapat
terjadi. Untuk memudahkan penyelesaian dapat digambarkan grafik P – V
prosesnya. Dari grafik tersebut dapat ditentukan usaha proses sama dengan luas kurva
dan perubahan energi dalamnya
Sedangkan gabungan proses adalah gabungan
dua proses adiabatis yang berkelanjutan. Pada gabungan proses ini berlaku
hukum I termodinamika secara menyeluruh.
C. Hukum Kedua
Bunyi Hukum Termodinamika 2 : "Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi
ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah
kebalikannya."
D. Hukum Ketiga
Bunyi Hukum Termodinamika 3 :
"Suatu sistem yang mencapai temperatur
nol absolut, semua prosesnya akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai
minimum."
"Entropi benda berstruktur kristal
sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol."
Secara intuitif hukum ketiga dapat
dipahami dari fakta bahwa pergerakan ionik atau molekular maupun atomik yang
menentukan derajat ketidakteraturan dan dengan demikian juga besarnya entropi,
sama sekali berhenti pada 0 K. Dengan mengingat hal ini, tidak akan ada
perubahan derajat ketidakteraturan dalam perubahan fisika atau kimia dan oleh
karena itu tidak akan ada perubahan entropi.
Itulah ulasan tentang Termodinamika : Pengertian, Konsep Dasar Dalam
Termodinamika, Sistem Termodinamika, Dan Keadaan Termodinamika, Hukum-Hukum Dasar
Termodinamika Semoga apa yang diulas diatas bermanfaat bagi
pembaca. Sekian dan terimakasih.
Komentar
Posting Komentar