Apa itu Termodinamika??
Pengertian Termodinamika. Termodinamika adalah bidang ilmu yang
meliputi hubungan antara panas dan jenis energi lainnya. Termodinamika
ditemukan dan diteliti awal tahun 1800-an. Pada saat itu, itu terkait dengan
dan mendapat perhatian karena penggunaan mesin uap. Termodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari temperatur, panas, dan
pertukaran energi. Menurut sejarahnya, semula termodinamika merupakan ilmu
pengetahuan yang merangkaikan kalor dengan usaha mekanik. Tetapi ilmu ini
berkembang. meraih bidang-bidang di luar mekanik. Pada tahap perkembangan
sekarang, termodinamika merupakan akar bagi berbagai cabang ilmu pengetahuan
alam. Termodinamika mempunyai penerapan praktis dalam semua bidang IPA dan teknologi seperti halnya dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari, dan
hubungan dengan cuaca sampai memasak. Gas sering dipilih sebagai contoh
pembahasan termodinamika karena mempunyai sifat sederhana.
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, dimana konsep
perpindahan panas adalah panas secara spontan akan berpindah dari temperatur
tinggi ke temperatur rendah. Pada termodinamika inilah konsep mekanika itu akan
di bahas.
Termodinamika dapat dipecah menjadi empat hukum. Meskipun
ditambahkan ke dalam hukum termodinamika setelah tiga hukum lainnya, hukum ke
nol biasanya dibahas terlebih dahulu. Ini menyatakan bahwa jika dua sistem
berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada
dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Dengan kata lain, jika dua sistem
adalah temperatur yang sama sebagai sistem yang ketiga, maka ketiganya adalah
suhu yang sama.
Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi total sistem
tetap konstan, bahkan jika itu diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
Misalnya, energi kinetik – energi yang memiliki obyek ketika bergerak – diubah
menjadi energi panas ketika sopir menekan rem pada mobil untuk memperlambatnya.
Ada sering menangkap frase untuk membantu orang mengingat hukum pertama
termodinamika: “Usaha adalah kalor, dan kalor adalah usaha.” Pada dasarnya,
usaha dan panas yang setara.
Hukum kedua termodinamika adalah salah satu hukum yang paling
dasar dalam ilmu pengetahuan. Ini menyatakan bahwa panas tidak bisa mengalir ke
sistem pada suhu yang lebih tinggi dari sistem pada suhu yang lebih rendah
dengan kemauan sendiri. Untuk tindakan tersebut terjadi, usaha harus dilakukan.
Jika es batu ditempatkan dalam secangkir air hangat, es batu mencair saat panas
air mengalir ke dalamnya. Hasil akhirnya adalah secangkir air yang sedikit
dingin. Es batu hanya bisa terbentuk jika menggunakan energi.
Contoh lain dari hukum kedua hanya bekerja dengan penambahan
energi dapat dilihat dengan kulkas tua. Dalam hal ini, pendinginan dari dalam
kulkas menghangatkan di luar itu. Jadi, usaha yang dilakukan dan usaha membuat
kalor. Usaha selesai dengan pompa kulkas.
Hukum kedua termodinamika juga mengatakan bahwa hal-hal dapat
aus. Sebagai contoh, jika sebuah rumah bata dibiarkan tidak terawat, akhirnya
akan runtuh karena angin, hujan, dingin, dan kondisi cuaca lainnya. Namun, jika
tumpukan batu bata jika dibiarkan tanpa pengawasan, tidak akan pernah membentuk
sebuah rumah, kecuali usaha akan ditambahkan ke dalam campuran.
Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa perubahan entropi
dari suatu sistem ketika mengubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya mendekati
nol suhunya mendekati nol pada skala Kelvin. Nol pada skala Kelvin adalah
mutlak batas bawah suhu – ketika atom dan molekul memiliki energi paling
mungkin. Entropi didefinisikan sebagai ketersediaan energi sistem untuk
melakukan pekerjaan. Jadi, berikut bahwa ada skala absolut entropi. Akibatnya,
tidak ada sistem nyata yang bisa mencapai nol derajat pada skala Kelvin.
Hukum-hukum Dasar Termodinamika
Terdapat empat Hukum
Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:
- Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam
keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang
satu dengan lainnya.
- Hukum Pertama Termodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum
ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem
termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai
ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
- Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan
entropi. Tidak ada bunyi untuk hukum kedua termodinamika yang ada hanyalah
pernyataan kenyataan eksperimental yang dikeluarkan oleh kelvin-plank dan
clausius. Pernyataan clausius: tidak mungkin suatu sistem apapun bekerja sedemikian
rupa sehingga hasil satu-satunya adalah perpindahan energi sebagai panas dari
sistem dengan temperatur tertentu ke sistem dengan temperatur yang lebih
tinggi. Pernyataan kelvin-planck: tidak mungkin suatu sistem beroperasi dalam
siklus termodinamika dan memberikan sejumlah netto kerja kesekeliling sambil
menerima energi panas dari satu reservoir termal.(sumber Fundamentals of
engineering thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. - 6th ed. - 2007 - Wiley)
Bab5). "total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung
untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya
hal ini disebut dengan prinsip kenaikan entropi" merupakan korolari dari
kedua pernyataan diatas (analisis Hukum kedua termodinamika untuk proses dengan
menggunakan sifat entropi)(sumber Fundamentals of engineering thermodynamics
(Moran J., Shapiro N.M. - 6th ed. - 2007 - Wiley) Bab6).
- Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu
sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi
sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi
benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
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.
Contoh sebuah sistem termodinamika
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.
Daftar Pustaka
http://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamika
http://www.sridianti.com/pengertian-termodinamika.html
http://www.pengertianahli.com/2014/05/pengertian-termodinamika-hukum.html#_
thanks infonya, sangat bermanfaat :)
BalasHapus