Pengertian Termodinamika
Termodinamika adalah satu cabang fisika teoritik yang berkaitan
dengan hukum-hukum pergerakan panas,dan perubahan dari panas menjadi
bentuk-bentuk energi yang lain.Istilah ini diturunkan dari bahasa yunani
Therme (panas) dan dynamis (gaya).Cabang ilmu ini berdasarkan pada dua
prinsip dasar yang aslinya diturunkan dari eksperimen,tapi kini dianggap
sebagai aksiom.prinsip pertama adalah hukum kekekalan energi,yang
mengambil bentuk hukum kesetaraan panas dan kerja.Prinsip yang kedua
menyatakan bahwa panas itu sendiri tidak dapatmengalir dari benda yang lebih
dingin ke benda yang lebih panas tanpa adanya perubahan dikedua benda
tersebut.
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagad raya
yang diperhitungkan.semua batasan yang nyata atau imajinasi
memisahkansistem dengan jagad raya,yang disebut lingkungan.
Ada tiga jenis
sistem termodinamika berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara
sistem dan
lingkungan:
Sistem ini tidak terjadi pertukaran panas,benda atau
kerja dengan lingkungan.Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah
terisolasi,seperti tabung gas terisolasi.
Pada sistem ini terjai pertukaran energi tapi tidak
terjadi pertukaran benda dengan lingkungan.Rumah hijau adalah contoh dari
sistem tertutup dimana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi
pertukaran kerja dengan lingkungan.Apakah suatu sistem terjadi pertukaran
panas,kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat
pembatasnya.Pembatas adibiatik yaitu tidak diperbolehkan pertukaran panas
sedangkan pembatas rigid yaitu tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
Pada sistem ini terjadi pertukaran energi dan benda
dan lingkungannya.sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebutpermeabel.Samudra
merupakan contoh dari sistem terbuka.
KeadaanTermodinamika
Ketika sistem
dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan,ini
disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan
termodnamika tertentu,banyak sifat dari sistem dispesifikasikan.Properti ini
tidak bergantung dengan jalur dimana sistem ini membentuk keadaan tersebut,disebut
fungsi keadaan dari sistem.Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya
mempertimbangkan properti,yang merupakan fungsi keadaan.
Hukum – hukum Dasar Termodinamika
Hukum –hukum
termodinamika pada prinsipnya menjelaskan peristiwa perpindahan panas dan
kerja pada proses termodinamika.Terdapat 4 hukum dasar yang berlaku di
dalam sistem termodinamika,yaitu:
Termodinamika hukum ini menyatakan bahwa apabila dua
buah benda yang berada didalam kesetimbangan thermal
digabungkan dengan sebuah benda lain,maka
ketiga-tiganya berada dalam kesetimbangan thermal.
Hukum termodinamika pertama berbunyi “Energi tidak
dapat diciptakan dan dimusnahkan tetapi dapat dikonversi dari suatu bentu
ke bentuk yang lain”.Hukum pertama adalah prinsip kekekalan energi yang
memasukan kalor sebagai model perpindahan energi.Menurut hukum
pertama,energi didalam suatu benda dapat ditingkatkan dengan cara
menambahkan kalor ke benda atau dengan melakukan usaha pada benda.Hukum
pertama tidak membatasi arah perpindahan kalor yang dapat terjadi.
Aplikasi : Mesin-mesin pembangkit energi dan pengguna
energi.Semuanya hanyamentransfer dengan berbagai cara.
Termodinamika hukum kedua
terkait dengan entropi.Entropi adalah tingkat keacakan energi.Hukum ini
menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi
cenderung untuk meningkatkan waktu,mendekati nilai maksimumnya.
Aplikasi : kulkas harus
mempunyai pembuang panas dibelakangnya,yang suhunya lebih tinggi dari
udara sekitar.Karena jika tidak panas dari isi kulkas tidak bisa terbuang
keluar.
Hukum termodinamika ketiga
terkait dengan temperatur nol absolut.Hukum ini menyatakan bahwa pada saat
suatu sistem mencapai temperatur nol absolut,semua proses akanberhenti da
entropi sistem akan mendekati nilai minimum.Hukum ini juga menyatakan
bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol
absolut bernilai nol.
Aplikasi : kebanyakan logam
bisa menjadi superkonduktor pada suhuyang sangat rendah,karena tidak
banyak acakan gerakan kinetik dalam skala mokuler yang mengganggu
aliran elektron.
Penerapan Hukum Termodinamika
Pertama pada Beberapa proses
Termodinamika
Hukum pertamatermodinamika dilakukan dalam empat
proses,Yaitu:
•Proses Isotermal
Dalam proses ini,suhu sistem dijaga agar selalu
konstan.Suhu gas ideal
berbanding lurus dengan energi dalam gas ideal.
dan tekanan sistem berubah penjadi (tekanan sistem
berkurang).
•Proses Adiabatik
Dalam proses adibiatik,tidak ada kalor yang
ditambahkan pada sistem atau meninggalkan sistem (Q = O).Proses
adibiatik bisa terjadi pada sistem tertutup yang terisolasi dengan
baik.Untuk sistem tertutup yang terisolasi dengan baik,biasanya tidak ada
kalor yang dengan seenaknya mengalir kedalam sistem atau meninggalkan
sistem.Proses adibiatik juga bisa terjadi pada sistem tertutup
yang tidak terisolasi.Proses dilakukan dengan
sangat cepat sehingga kalor tidak sempat mengalir
menuju sistem atau
meninggalkan sistem.
•Proses Isokorik
Dalam prose isokorik,volume sistem dijaga
agar selalu konstan.Karenavolume sistem selalu konstan.Maka sistem
tidak bisa melakukan kerjapada lingkungan.Demikian juga sebaliknya,lingkungan tidak
bisa melakukan kerja pada sistem.
•Proses Isobarik
Dalam proses isobarik,tekanan sistem dijaga
agar selalu konstan.Karena yang konstan adalah tekanan,maka perubahan
energi dalam (del U),kalor (Q),dan kerja (W) pada proses isobarik tidak
ada yang bernilai nol.Dengan demikian,Persamaan hukum pertama
termodinamika tetep utuh seperti semula.
