SEJARAH PERKEMBANGAN TERMODINAMIKA

Pengertian 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 banyak 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 kecuali 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.

ILMUWAN PENDIRI TERMODINAMIKA

Rudolf Julius Emanuel Clausius (2 Januari 1822 – 24 Agustus 1888), adalah seorang fisikawan dan matematikawan Jerman. Ia merupakan salah seorang pendiri termodinamika. Sebagai ahli ilmu fisika teoritis, ia juga yang meneliti fisika molekul dan electrik. Salah satunya adalah teori tentang tekanan dan temperatur yang merupakan dua unsur keseimbangan. Rudolf Clausius dianggap salah satu pendiri utama dari ilmu termodinamika. Dengan penyajian kembalinya Sadi Carnot Prinsip's dikenal sebagai siklus Carnot, ia meletakkan teori panas pada lebih benar dan secara sehat. Makalahnya yang paling penting, Pada teori mekanik panas, yang diterbitkan pada tahun 1850, pertama menyatakan ide-ide dasar dari hukum kedua termodinamika. Pada tahun 1865 ia memperkenalkan konsep entropi .

ILMUWAN FISIKA TERMODINAMIKA

Benjamin Thompson atau 'Count Rumford' (1753 – 1814) adalah penemu, ilmuwan, negarawan, dan tentara terkenal kelahiran Amerika. Benjamin Thompson dilahirkan di Woburn Utara, Massachusetts pada tanggal 26 Maret 1753 beragama Anglican. Ayahnya adalah seorang petani dan meninggal ketika Benjamin Thompson berumur 2 tahun. Ibunya, Ruth Simonds menikah lagi dengan Josiah Pierce pada bulan Maret 1976. Di masa kecilnya, Benjamin Thompson memiliki keterbatasan untuk sekolah sehingga dia lebih banyak belajar sendiri dan kemudian mendapat banyak pengetahuan dari teman dan kenalannya. 


Pada usia 13 tahun, Benjamin Thompson mulai melakukan beberapa pekerjaan seperti menjadi juru tulis seorang importer, pedagang bahan kering dan kemudian magang di Doctor John Hay of Woburn, dimana Thompson mendapatkan banyak pengetahuan tentang ilmu medis. Bakat Thompson dalam bekerja dengan alat mekanis dan kemampuan bahasanya yang sangat baik membuat John Fowle, salah satu guru lulusan Harvard, membantunya untuk belajar dengan Professor John Winthrop di Harvard. 

SEJARAH PENEMUAN TERMODINAMIKA

Istilah termodinamika sering kali kita dengar didalam kehidupan kita. Setiap perbendaharaan kata yang sering kita gunakan itu tentunya memiliki arti dan makna tersendiri. Begitupun kata termodinamika, seperti yang dikatakan oleh Widoyo. (2011:1), “Termodinamika (bahasa Yunani: thermos= ‘panas’ and dynamic= ‘perubahan’) adalah fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses”.

Hubungan-hubungan yang ada dalam termodinamika itu berasal dari mekanika statistik, oleh sebab itu banyak sekali keterkaitan antara termodinamika dan mekanika statistik, bahkan terdapat beberapa kajian yang sama seperti pandangan terhadap suatu sistem. Pada sebuah sistem dimana terjadi suatu proses perubahan wujud atau pertukaran energi, ternyata termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kecepatan suatu proses reaksi berlangsung atau biasa kita sebut kinetika reaksi. Karena hal tersebut, istilah “termodinamika” biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dari itu, dapat kita katakan bahwa termodinamika merupakan cabang fisika yang mempelajari mengenai hubungan antara panas dengan energi.

SISTEM TENAGA UAP

Pada mesin uap dan turbin uap, air sebagai benda kerja mengalami deretan perubahan keadaan. Untuk merubah air menjadi uap digunakan suatu alat dinamakan boiler. Boiler menerima panas dari sumber panas atau dapur, panas tersebut digunakan untuk memanaskan air didalam boiler agar dieroleh uap. Kadang-kadang uap yang keluar dari boiler dipanaskan lagi dengan superheateragar diperoleh uap dengan temperatur yang lebih tinggi. Panas untuk superheaterdiambil dari dapur dan superheater dihubungkan langsung dengan boiler.

Gambar 2.1. Skema Diagram Aliran Uap Dan Cairan Pada Mesin/Turbin Uap.

Uap yang keluar dari superheater kemudian mengalir ke mesin uap atau turbin uap dan tenaga uap dirubah menjadi kerja poros mesin atau turbin. Pada waktu yang bersamaan, uap mengalami penurunan temperatur dan tekanan sebagian uap mengalami condensasi.

Kemudian campuran uap pada condensor semua uap diembunkan menjadi cairan. Panas dari condensor (panas pengembunan) dibuang. Cairan yang keluar dari condensor kemudian dipompakan kembali ke boiler.

PENERAPAN KONDUKSI, KONVEKSI DAN RADIASI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

  1. Aplikasi konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara. Namun, zat tersebut tidak ikut berpindah ataupun bergerak. Contoh dalam kehidupan sehari – hari yakni :

          a. Memasak air menggunakan panci logam

Dalam kehidupan sehari-hari, peristiwa konduksi dapat diamati misalnya pada saat memasakair menggunakan panci logam di atas api kompor. Aliran panas dari api akan merambat melalui atom-atom dalam logam. Logam kemudian meneruskan panas yang diterimanya dari apikemolekulmolekul air. Logam merupakan konduktor panas yang baik sehingga panas dari api akan cepat di hantarkan dan menyebabkan air segera mendidih.

          b. Membuat kopi atau minuman panas

Ketika kita membuat kopi atau minuman panas, lalu kita mencelupkan sendok untuk mengaduk gulanya. Biarkan beberapa menit, maka sendok tersebut akan ikut panas. Panas dari air mengalir ke seluruh bagian sendok.

PERPINDAHAN KALOR (KONDUKSI, KONVEKSI DAN RADIASI)

Perpindahan Kalor (Konduksi, Konveksi, dan Radiasi). Pernahkah kalian menanak nasi? Menurut pendapatmu, peristiwa apa yang menyebabkan beras yang bertekstur keras dapat berubah menjadi nasi yang lunakdan lembut? Tentu hal ini terjadi karena adanya perpindahan kalor dari  api kompor ke beras dan air yang berada dalam wadah pemasak itu. Bagaimanakah cara kalor berpindah? Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu  konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Konduksi  

Proses perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa diikuti perpindahan bagian-bagian zat itu disebut konduksi  atau hantaran. Misalnya, salah satu ujung batang besi kita panaskan. Akibatnya, ujung besi yang lain akan terasa panas. 

Coba perhatikan gambar berikut: