TERMODINAMIKA

Termodinamika

Oleh : @Kel-P08

Hana Muyesca (@P10-HANA); Gayatri Wahyu (@P13-GAYATRI)

Abstrak :

Semua makhluk hidup melakukan pekerjaan. Tumbuh-tumbuhan melakukan pekerjaan ketika mengangkat air dari akar ke cabang-cabang. Hewan melakukan pekerjaan ketika berenang, merayap dan terbang. Kerja juga terjadi ketika kita memopa darah melalui pembuluh darah dalam tubuh dan pada pemompaan ion-ion melewati dinding sel. Semua kerja ini diperoleh dari pengeluaran energi kimia yang disimpan dalam makanan yang dikonsumsi oleh makhluk hidup.

Kata Kunci :

Termodinamika, kalor, energi.

I.                   Pendahuluan

Termodinamika berasal dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas) dan dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan). Termodinamika adalah kajian mengenai hubungan panas, kerja, dan energi dan secara khusus perubahan panas menjadi kerja. Hukum termodinamika pertama dan kedua dirumuskan pada abad ke-19 oleh para ilmuwan mengenai peningkatan efisiensi mesin uap. Bagaimana pun hukum ini merupakan dasar seperti hukum fisika lainnya. Mereka membatasi efisiensi amuba dan ikan paus seperti mereka membatasi efisiensi mobil atau tenaga nuklir tumbuhan.

II.                Permasalahan

Bagaimanakah proses yang terjadi di dalam hukum termodinamika?

Apakah kalor jenis mempengaruhi hukum termodinamika?

III.             Pembahasan

3.1  Hukum Termodinamika

1.      Hukum I Termodinamika

Hukum I termodinamika menjelaskan tentang energi yang ada dalam suatu system dalam termodinamika. Hukum I termodinamika mengenalkan hukum kekekalan energi. Hukum kekekalan energi yaitu energi yang tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat berubah energi dari bentuk satu ke bentuk lainnya. Oleh karena itu, hukum I termodinamika sering disebut hukum kekekalan energi. Ini berhubungan dengan beberapa proses termodinamika, yaitu proses isotermik, isokhorik, isobarik, dan adiabatik. Dari energi yang ada pada proses tersebut, dapat pula dihitung beberapa kapasitas panas kalornya, entalphi, dan kalor yang dihasilkan dari proses tersebut. Hukum ini berbunyi: “Energi tidak bisa dibuat atau dimusnahkan namun bisa dirubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.”. Sesuai dengan hukum ini, energi yang diberikan oleh kalor harus sama dengan kerja eksternal yang dilakukan ditambah dengan perolehan energi dalam karena kenaikan temperatur. Jika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu akan bertambah. Sistem yang mengalami perubahan volume akan melakukan usaha dan sistem yang mengalami perubahan suhu akan mengalami perubahan energi dalam.

2.      Hukum II Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. Apabila sebuah benda dilemparkan ke atas, maka secara spontan pula benda tersebut akan jatuh kembali kebawah dan akhirnya diam. Setelah benda itu diam, maka energi mekaniknya adalah nol. Jika energi total semesta tidak berubah, maka energi termal dapat meningkat. Peningkatan energi termal menunjukan peningkatan yang kecil pada temperatur benda dan tanah.

3.      Hukum III Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, maka 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.

3.2    Siklus Termodinamika

1.  Siklus Reversible

Menurut Wiendartun (2019) Sebuah proses dimana perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalik proses seutuhnya, dikenal dengan proses reversible. Sebagai contoh, jika selama proses termodinamika dari keadaan 1 ke 2, kerja yang dilakukan oleh gas adalah W1-2, dan kalor yang diserap adalah Q1-2, kita akan membawa sistem kembali dari keadaan 2 ke 1, proses disebut reversible. Pada proses reversible seharusnya tidak ada kerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi, dsb. Siklus akan reversible jika semua proses yang membentuk siklus adalah reversible. Maka pada siklus reversible, kondisi awal dicapai kembali pada akhir siklus.

2.      Siklus Irreversible

Sebagaimana telah disebut di atas bahwa jika perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalik proses seutuhnya disebut sebagai proses reversible. Tetapi jika perubahan tidak membalik proses, maka disebut irreversible. Pada proses irreversible, terjadi kerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi. Dalam keadaan di lapangan, sebagian besar adalah proses irreversible. Penyebab utama irreversible adalah gesekan mekanik dan fluida, ekspansi tak tertahan, perpindahan panas dengan perbedaan temperatur tertentu. Lebih jauh, gesekan akan merubah kerja mekanik menjadi panas. Panas ini tidak bisa dirubah kembali dalam jumlah yang sama ke dalam kerja mekanik. Sehingga jika ada gesekan di dalam proses maka proses adalah irreversible. Sebuah siklus adalah irreversible jika ada proses irreversible pada proses-proses siklus tersebut. Maka pada siklus irreversible kondisi awal tidak didapati pada akhir siklus.

3.2  Kalor Jenis

Menurut Halliday (1985), perbandingan banyaknya tenaga kalor (∆Q) yang dibekalkan kepada sebuah benda untuk menaikan temperaturnya sebanyak ∆T dinamakan kapasitas kalor (c) dari benda tersebut yakni :

c = Kapasitas Kalor =

Kalor jenis adalah jumlah energi yang dipindahkan dari suatu benda atau tubuh ke benda lain akibat dari suatu perbedaan suhu diantara benda atau tubuh tersebut. Kalor dinyatakan dalam satuan energi joule (J) menurut satuan SI. Kalor umumnya dinyatakan dalam satuan kalori (kkal), yaitu satu kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebanyak 1 derajat celcius pada suhu kamar (293^oK).

IV.              Kesimpulan dan Saran

1.      Hukum Termodinamika dilakukan dalam empat proses, yaitu isotermal, isokhorik, isobarik, dan proses adiabatik.

2.      Penerapan hukum I Termodinamika pada manusia adalah pada saat manusia makan untuk memenuhi kebutuhan energi guna mendukung segala aktifitas yang dilakukan.

V.                 Daftar Pustaka

Wiendartun. 2019. Siklus Termodinamika. Dalam http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/195708071982112-WIENDARTUN/ThermoMklh-1.pdf

Fadlilah, Muhammad. 2019. Hukum I Termodinamika. Dalam https://www.academia.edu/8470106/Makalah_Hukum_1_Termodinamika

Hois, Hendrik. 2011. Pengertian Kalor Jenis. Dalam https://www.academia.edu/11661297/LAPORAN_PRAKTIKUM_FISIKA_DASAR_KALOR_JENIS

Prayoga, Setiawan. 2010. Pengertian Termodinamika. Dalam https://www.academia.edu/10929767/makalah_tentang_termodinamika

Hamid, Abu. 2007. Hukum II dan III Termodinamika. Dalam http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Diktat%20Termodinamika.pdf