Pengimplementasian Konsep Termodinamika Dalam Lingkup Kehidupan Manusia

Oleh : Mohammmad Simar Kurniawan

(@T12-Simar)

           Abstrak

Termodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari hubungan antara kalor, hukum-hukum pergerakan panas, perubahan dari panas menjadi bentuk-bentuk energi yang lain, dan usaha mekanik. Secara luas termodinamika  mengkaji tentang suhu dan kalor serta teori kinetik gas. Termodinamika merupakan ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Seperti telah diketahui bahwa energi di alam beragam bentuk, selain energi panas dan kerja, yaitu energi kimia, energi listrik, energi nuklir, energi gelombang elektromagnit, energi akibat gaya magnit, dan lain-lain. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke 

bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa tehnologi. Selain itu energi di alam semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai prinsip konservasi atau kekekalan energi.

Prinsip termodinamika tersebut sebenarnya telah terjadi secara alami dalam kehidupan sehari-hari dalam lingkup kehidupan manusia. Bumi setiap hari menerima energi gelombag elektromagnetik dari matahari, dan dibumi energi tersebut berubh menjadi energi panas, energi angin, gelombang laut, proses pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan banyak proses alam lainnya. Dalam termodinamika banyak sekali menganalisi dan menelaah tentang sistem dan lingkungan. Himpunan benda-benda yang sedang ditinjau disebut sistem, sedangkan semua benda  yangterdapat di sekeliling/diluar sistem disebut lingkungan. Dengan adanya perkembangan termodinamika, kita bisa mengeathui dari mana asal mula perkembangan dan kita bisa paham betul bagaimana perhitungan termodinamika yang di aplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.Sehingga kita tidak bisa mengikuti arus peradaban dunia pada masa ini dengan tidak ketinggalan jaman untuk pembalajaran dan pengembangan dimasa mendatang.

Kata kunci : termodinamika, energi, sistem lingkungan

                                Abstract

Thermodynamics is the branch of physics that studies the relationship between heat, the laws of heat movement, changes from heat to other forms of energy, and mechanical work. In a broad sense, thermodynamics studies temperature and heat and the kinetic theory of gases. Thermodynamics is the science of energy, which specifically discusses the relationship between heat energy and work. As it is known that energy in nature takes various forms, in addition to heat and work energy, namely chemical energy, electrical energy, nuclear energy, electromagnetic wave energy, energy due to magnetic forces, and others. Energy can change from one form to another, either naturally or by engineering technology. In addition, energy in the universe is eternal, cannot be generated or removed, what happens is a change in energy from one form to another without any reduction or addition. This principle is known as the principle of conservation or conservation of energy.

The principle of thermodynamics has actually occurred naturally in everyday life within the scope of human life. The earth receives electromagnetic wave energy from the sun every day, and on earth the energy is transformed into heat energy, wind energy, ocean waves, the growth process of various plants and many other natural processes. In thermodynamics a lot of analyzing and studying the system and the environment. The set of objects under consideration is called the system, while all objects around/outside the system are called the environment. With the development of thermodynamics, we can find out where the development came from and we can understand very well how thermodynamic calculations are applied in everyday life. So that we cannot follow the flow of world civilization at this time without being outded for future learning and development.

Keywords: thermodynamics, energy, environmental system

I. Pendahuluan   

Termodinamika ditemukan pertama kali oleh adalah Aristoteles (350 SM). Dia mengatakan bahwa panas adalah bagian dari materi yang tersusun dari panas. Penalaran yang dilakukan oleh Aristoteles diteruskan oleh Galileo Galilei (1593) yang berpendapat bahwa panas adalah sesuatu yang dapat diukur dengan penemuannya berupa termometer air. Setelah beberapa abada kemudian, dua orang ilmuwan bernama Sir Humphrey Davy dan Count Rumford (1799) menegaskan bahwa panas adalah sesuatu yang mengalir. Jadi mereka  mendukung prinsip kerja termometer, tapi mereka membantah pernyataan Aristoteles. Pada masa itu sehaursnya hukum ke-nol termodinamika dirumuskan saat itu, tapi karena termodinamika belum berkembang sebagai ilmu, maka belum terpikirkan oleh para ilmuwan tersebut. Pada tahun 1778, Thomas Alfa Edison memperkenalkan mesin uap pertama yang mengkonvesi panas menjadi kerja mekanik. Kemudian Mesin tersebut disempurnakan oleh ilmuwan bernama Sardi Carnot (1824) , dan dia berupaya menemukan hubungan antara panas yang digunakan dan kerja mekanik yang dihasilkan.Hasil pemikiranya merupakan titik awal perkembangan ilmu termodinamika klasik dan beliau dianggap sebagai Bapak Termodinamika. Pada tahun  19845 James  Prescoot  Joule menyimpulkan bahwa panas dan kerja adalah dua bentuk energi yang dapat di konversi. Kesimpulan itulah yang banyak disetujui oleh para ilmuwan lainya seperti Lord kelvin, Helmhozt dan Rudol clausius. Setelah itu para ilmuwan merumuskan hukum termodinamika tahun (1850) untuk pertama kalinya.

Termodinamika  adalah ilmu pengetahuan eksperimental yang didasarkan pada beberapaa azas yang merupakan generalisasi yang dibuat dari pengalaman. Dalam termodinamika, perhatian ditujukan pada bagian dalam suatu sistem. Fungsi percobaan adalah menentukan kuantitas yang perlu dan cukup untuk menggambarkan keadaan internal. Dalam termodinamika terdapat pula sistem. Sistem thermodinamika adalah sustu masa atau daerah yang dipilih, untuk dijadikan obyek analisis. Daerah sekitar sistem tersebut disebut sebagai lingkungan. Batas antara sistem dengan lingkungannya disebut batas sistem. Sistem termodinamika terdapat 3 jenis yakni, tersekat tertutup dan terbuka. Termodinamika mencakup dua konsep, yaitu konsep termal atau kalor dan konsep dinamika atau mekanika. Jadi termodinamika mempelajari hubungan antara usaha mekanis dan bentuk-bentuk energi lainnya, termasuk aliran kalor dan perubahan energi dalam suatu sistem. Dengan azas-azas termodinamika dapat dipelajari sifat-sifat bahan yang bergantung pada temperatur, seperti kalor jenis, koefisien pemuaian, dan lainya. Terdapat pula prinsip dari termodinamika, Prinsip termodinamika terjadi secara alami dalam kehidupan sehari-hari terutama dalam lingkup kehidupan mansuia. Bumi setiap hari menerima energi gelombang elektromagnetik dari matahari, dan dibumi energi tersebut berubah menjadi energi panas, energi angin, gelombang laut, proses pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan banyak proses alam lainnya. Proses didalam diri manusia juga merupakan proses konversi energi yang kompleks, dari input energi kimia dalam maka nan menjadi energi gerak berupa segala kegiatan fisik manusia, dan energi yang sangat bernilai yaitu energi pikiran kita.

II. Permasalahan

Di kehidupan manusia sendiri Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan dalam penerapan hukum-hukum dari termodinamika itu sendiri. Termodinamika sudah sangat tidak asing didalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali peristiwa termodinamika yang terjadi dalam kehidupan. Sebagai contohnya perubahan suhu yang terdapat pada badan kita, kemudian beberapa peralatan rumah tangga yang menggunakan konsep termodinamika misalnya kulkas, AC, dispensir dan lain sebagainya. Pabrik-pabrik dapat memproduksi berbagai jenis barang, digerakkan oleh mesin pembangkit energi listrik yang menggunakan prinsip konversi energi panas dan kerja. Untuk kenyamanan hidup, kita memanfaatkan mesin air conditioning, mesin pemanas, dan refrigerators yang menggunakan prinsip dasar termodinamika. Setiap mahluk hidup, baik manusia, hewan atau tumbuhan tentu saja membutuhkan energi. Kita tidak bisa belajar,jalan-jalan, jika kita tidak berdaya karena kekurangan energi. Termodinamika telah merubah sistem industri didunia, dari yang mulanya menggunakan kayu bakar untuk memasak sampai menggunakan listrik untuk memasak. Hal ini karena termodinamika merupakan hukum-hukum yang menyangkut banyak hal dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya ialah Kita bisa menerapkan hukum kedua termodinamika pada manusia agar dapat bertahan hidup. Pada hukum kedua termodinamika sebenarnya sangatlah 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. 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.

III. Pembahasan

Sejalan dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka prinsip alamiah dalam berbagai proses termodinamika direkayasa menjadi berbagai bentuk mekanisme untuk membantu manusia dalam menjalankan kegiatannya. Mesin-mesin transportasi darat, laut, maupun udara merupakan contoh yang sangat kita kenal dari mesin konversi energi, yang merubah energi kimia dalam bahan bakar atau sumber energi lain menjadi energi mekanis dalam bentuk gerak atau perpindahan di atas permukaan bumi, bahkan sampai di luar angkasa. Dalam Pengimplementasiannya, Konsep dasar termodinamika dilaksanakan pada mesin-mesin yang dapat membantu dan mempermudah pekerjaan manusia. Mesin yang bekerja sesuai dengan perumusan Clausius (Hukum kedua Termodinamika) adalah mesin pendingin (refrigator). Dalam prakteknya, mesin pendingin memakai energi listrik untuk memindahkan kalor dari benda yang didinginkan ke udara luar yang suhunya lebih tinggi. Bunyi hukum kedua yakni, kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda yang berusuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebaliknya.  Hukum termodinamika kedua berkaitan 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. Hukum ini juga dikenal sebagai “Hukum Entropi”. Entropi adalah selang ketidakteraturan dalam suatu sistem.Entropi sistem meningkat ketika suatu keadaan yang teratur,tersususn dan terencana menjadi lebih tidak teratur,tersebar dan tidak terencana. Semakin tidak teratur,semakin tinggi pula entropinya.Hukum entropi menyatakan bahwa seluruh alam semesta bergerak menuju keadaan yang semakin tidak teratur,tidak terencana,dan tidak terorganisir. Hukum II Termodinamika memberikan batasan-batasan terhadap perubahan energi yang mungkin terjadi dengan beberapa perumusan.

1.) Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, menerima kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi energi atau usaha luas (Kelvin Planck).

2.) Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus mengambil kalor dari sebuah reservoir rendah dan memberikan pada reservoir bersuhu tinggi tanpa memerlukan usaha dari luar (Clausius).

3.)  roses reversibel, total entropi semesta tidak berubah dan akan bertambah ketika terjadi proses irreversibel (Clausius).

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering kali menggunakan mesin pendingin (kulkas). Kulkas menjadi salah satu kebutuhan yang krusial bagi rumah tangga masyarakat Indonesia di masa sekarang. Kulkas umumnya digunakan untuk menyimpan bahan makanan mentah, sayursayuran, buah-buahan, minuman kaleng, dan es krim agar tidak membusuk, tahan lama, dan tetap terjaga awet di dalam suhu yang telah dikondisikan. Mesin pendingin merupakan peralatan yang prinsip kerjanya berkebalikan dengan mesin kalor. Pada mesin pendingin terjadi aliran kalor dari reservoir bersuhu rendah ke reservoir bersuhu tinggi dengan melakukan usaha pada sistem. Lemari Es yang sempurna (yang tidak membutuhkan kerja untuk mengambil kalor dari daerah temperatur rendah ke temperatur tinggi) tidak mungkina ada. Ini merupakan pernyataan Clausius mengenai hukum Termodinamika kedua. Kalor tidak mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas. Dengan demikian tidak akan ada lemari Es yang sempurna. Jadi kesimpulannya, kulkas menggunakan penerapan Hukum dua Termodinamika, dan bisa dikatakan kulkas menggunakan salah satu konsep Termodinamika

IV. Kesimpulan

Termodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara lebih mendalam membahas mengenai hubungan antara energi panas dengan kerja. Intinya ilmu termodinamika itu menggambarkan usaha untuk mengubah kalor menjadi energi, termasuk proses dari aliran energi tersebut dan akibat yang dihasilkan oleh perpindahan tersebut. Hukum-hukum termodinamika pada prinsipnya menjelaskan peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses termodinamika Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Tidak ada bunyi untuk hukum kedua termodinamika yang ada hanya pernyataan kenyataan eksperimental yang dikeluarkan oleh kelvin-plank dan clausius. Pada pengimplentasianya terdapat banyak sekali konsep dari termodinamika yang bisa diterapakn dalam kehiduap sehari-hari. Kulkas, adalah salah satu contoh penerapan termodinamika di bidang teknologi yang dapat kita temukan sehari-hari. Prinsip kerja kulkas menerapkan hukum dua termodinamika Termodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Kekuatan suatu negeri sama sekali tidak terletak pada besar atau kecilnya jumlah penduduk dan luas – sempit negerinya, tetapi pada nilainya dalam menguasai ilmu pengetahuan

Daftar Pustaka 

Khuriati, Ainie. 2007. Termodinamika. Semarang : Universitas Diponegoro. 

Dalam http://eprints.undip.ac.id/27839/1/0152-BA-FMIPA-2007.pdf  

(Diunduh 10 september 2021)

Hasanah, Anita Nugrah. 2013. Termodinamika : Sma Darul Hikmah Bandung.

Dalam https://fdokumen.com/document/termodinamika-makalah.html

(Diunduh 10 september 2021)

Daryus, Asy’ari. 2019. Termodinamika Teknik : Universitas Darma Persada Jakarta.

Dalam https://www.academia.edu/43239463/TERMODINAMIKA_TEKNIK_VOLUME_I_EDISI_E_BOOK  

(Diunduh 10 september 2021)

Damayanti, Feny Febriana. Wahyuni, Setya. Najib, Khilman. 2017.  PENERAPAN TERMODINAMIKA PADA REFRIGERATOR (KULKAS) : Universitas PGRI Semarang. Dalam https://www.academia.edu/35341080/PENERAPAN_TERMODINAMIKA_PADA_REFRIGERATOR_KULKAS    

 (Diunduh 10 september 2021)