Hukum 1 Termodinamika

Oleh : Alif Rayhan Daryansyah (@J05-Alif)
           Adythia Batubara (@J07-Adythia)

Abstrak :

Hukum 1 Termodinamika adalah salah satu dari tiga hukum termodinamika yang berisi pernyataan tentang kekekalan energi. Hukum ini menggambarkan percobaan yang menghubungkan usaha yang dilakukan pada sistem (W), panas yang ditambahkan atau dikurangi pada sistem (Q), dan energi internal sistem (U).

Kata kunci : Hukum 1 Termokimia

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani dimana “Thermos” yang artinya panas dan “Dynamic” yang artinya perubahan. Termodinamika adalah suatu ilmu yang menggambarkan usaha  untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.

Rumus 

Secara matematis, Hukum 1 Termodinamika dirumuskan sebagai berikut :

Q = ΔU + W

Dengan ketentuan, jika:

Q(+) → sistem menerima kalor
Q(-) → sistem melepas kalor
W(+) → sistem melakukan usaha
W(-) → sistem dikenai usaha
∆U(+) → terjadi penambahan energi dalam
∆U(-) → terjadi penurunan energi dalam

ΔU = Q – W

Keterangan :

ΔU = perubahan energi dalam (joule)
Q = kalor (joule)
W = usaha (joule)

Penerapan Hukum 1 termodinamika dalam kehidupan sehari-hari

Selain pada proses termodinamika, penerapan hukum 1 termodinamika juga dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari kita, yaitu :

• Termos

Pada alat rumah tangga ini terdapat aplikasi hukum I termodinamika dengan sistem terisolasi. Dimana tabung bagian dalam termos yang digunakan sebagai wadah air, terisolasi dari lingkungan luar karena adanya ruang hampa udara di antara tabung bagian dalam dan luar. Maka dari itu, pada termos tidak terjadi perpindahan kalor maupun benda dari sistem menuju lingkungan maupun sebaliknya.

•  Mesin kendaraan bermotor

Pada mesin kendaraan bermotor terdapat aplikasi termodinamika dengan sistem terbuka. Dimana ruang didalam silinder mesin merupakan sistem, kemudian campuran bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem melalui knalpot.

• Mesin uap

Cara kerja mesin uap didasarkan pada prinsip termodinamika. Prinsip ini menyatakan bahwa ketika uap mengembang (berekspansi), temperaturnya menurun dan energi dalamnya berkurang. Pengurangan energi dalam ini disebabkan sebagian diubah menjadi energi gerak dalam bentuk penambahan kecepatan gerak partikel uap yang berarti uap melakukan usaha. Ketika uap berekspansi, pengurangan energi dalam sekitar 1,05kj menyebabkan kecepatan partikel uap menghasilkan energi yang sangat besar.

• Contoh Soal :

1. Kalor sebanyak 3000 Joule ditambahkan pada sistem dan sistem melakukan usaha 2500 Joule pada lingkungan. Perubahan energi dalam sistem adalah…

Pembahasan

Diketahui :

KalorQ)=+3000Joule
Usaha(W)=+2500Joule

Ditanya : perubahan energi dalam?

Perubahan energi dalam sistem
∆U = 3000 J - 2500 J = 500 J

Energi dalam sistem bertambah 500 Joule.

2. Suatu gas dalam ruang tertutup melepaskan kalor ke lingkungan sebesar 1.000 kalori dan melakukan usaha 2.000 joule. Berapakah perubahan energy dalam gas? (1 kalori = 4,2 J)

Penyelesaian:

Diketahui :

Q = -1.000 kalori = -4.200 J
W = +2.000 J

Ditanyakan : ∆U?

Jawab:

∆U = Q –W
= -4.200 J – (+2.000 J)
= -6.200 J

3. Suatu system menyerap kalor sebesar 60 kJ pada suhu 27°C. Berapakah peubahan entropi system ini?

Penyelesaian:

Diketahui:

Q = 60 kJ = 60. 000J
T = 27°C = 300 K

Ditanyakan:

∆S = Q/T

= 60000 j/300 j

= 200 j/k

Daftar Pustaka :

Wiyantara, Ardi. 2015. Penerapan Hukum 1 Termodinamika. Dalam :

http://ardi-thermodynamics.blogspot.com/2015/03/penerapan-hukum-i-termodinamika.html

Sary, Nurdiana. 2015. Hukum 1 Termodinamika. Dalam :

http://fiskadiana.blogspot.com/2015/04/hukum-i-termodinamika-dan-penerapannya.html

Cahyani, Armita. 2017. Penerapan Hukum 1 Termodinamika. Dalam :

http://armitacahyani97.blogspot.com/2017/01/makalah-penerapan-hukum-termodinamika.html