TERMODINAMIKA : HUKUM PERTAMA DAN KEDUA TERMODINAMIKA

Oleh: Nopi Febriani (@T11-Nopi)

Abstrak

Termodinamika merupakan suatu cabang keilmuan yang membahas mengenai perubahan kalor menjadi daya atau kerja. Termodinamika berasal dari bahasa Yunani therme yang artinya kalor / panas, dan dynamis yang artinya gerak atau perubahan. Termodinamika terdiri dari sistem, keadaan lingkungan dan hukum-hukum termodinamika. Pada hukum-hukum termodinamika salah satunya adalah hukum pertama termodinamika dan hukum kedua termodinamika. Yang dimana dalam penerapannya sering kita jumpai dalam kehidupan sehari hari, baik dalam kegiatan kita maupun benda-benda yang ada di sekitar kita. Contohnya adalah kulkas, pendingin ruangan, dan mesin uap.

Kata kunci: Termodinamika, hukum-hukum termodinamika

 

Abstract

Thermodynamics is a branch of science that deals with the conversion of heat into power or work. Thermodynamics comes from the Greek therme which means heat / heat, and dynamis which means motion or change. Thermodynamics consists of systems, environmental conditions and the laws of thermodynamics. One of the laws of thermodynamics is the first law of thermodynamics and the second law of thermodynamics. Which in its application we often encounter in everyday life, both in our activities and the objects around us. Examples are refrigerators, air conditioners, and steam engines.

Keywords: Thermodynamics, laws of thermodynamics

1.  Pendahuluan

Kata “termodinamika” berasal dari bahasa Yunani therme yang artinya kalor / panas, dan dynamis yang artinya gerak atau perubahan. Dengan kata lain termodinamika adalah suatu cabang keilmuan  yang mempelajari tentang konversi dari kalor menjadi daya atau kerja.

Menurut Afia Hidayat (2021) termodinamika merupakan salah satu alat konseptual yang berguna dalam memahami sains. Titik paradigma utama termodinamika adalah kesemestaan hukum-hukumnya. Sehingga, banyak kesimpulan fisik dapat di edukasi dari beberapa hukum termodinamika. Melalui hukum termodinamika dapat diketahui bahwa suatu proses kimia akan terjadi atau tidak mungkin terjadi pada kondisi tertentu sehingga dapat menghemat banyak waktu dan biaya.

 

2.  Rumusan masalah

1.  Apa yang di maksud dengan hukum pertama  dan kedua termodinamika?

2.  Bagaimana bunyi dan persamaan hukum pertama termodinamika?

4  Bagaimana landasan teori hukum kedua termodinamika ?

 

3.  Tujuan

1. Untuk mengetahui hukum I dan II termodinamika

2  untuk mengetahui bunyi hukum pertama termodinamika

3. Untuk mengetahui landasan teori hukum kedua termodinamika

 

4.  Pembahasan

Hukum – hukum dasar termodinamika pada prinsipnya menjelaskan peristiwa perpindahan kalor dan daya/ kerja pada proses termodinamika.

Hukum – hukum dasar termodinamika sendiri, sebetulnya terbagi menjadi 4 hukum yaitu hukum nol termodinamika, hukum pertama termodinamika, hukum kedua termodinamika, dan hukum ketiga termodinamika. Nah, tetapi pada artikel kali ini kita hanya akan membahas mengenai hukum pertama termodinamika dan hukum kedua termodinamika.

Hukum termodinamika pertama dan kedua dirumuskan pada abad ke-19 oleh para ilmuan mengenai peningkatan efisiensi mesin uap. Bagaimanapun hukum ini merupakan dasar seperti hukum fisika lainnya. Mereka membatasi efisiensi amuba atau ikan paus seperti mereka membatasi efisiensi mobil atau tenaga nuklir tumbuhan. 

Hukum Pertama Termodinamika

James Prescott Joule ( 1818 – 1878 ) merupakan seorang ilmuan yang pertama kali merumuskan hukum pertama termodinamika / hukum kekekalan energi. Hukum ini menyatakan bahwa “energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya”.

Persamaannya:

∆U = q + w

 

 Keterangan:

∆U = perubahan energi dalam sistem (J)

q  = Kalor yang di terima/ di lepas sistem ( J)

w  = usaha (J)

Nilai q positif jika kalor masuk ke dalam sistem, dan nilai q negatif jika kalor  mengalir keluar sistem. Nilai w positif jika lingkungan melakukan usaha pada sistem, dan nilai w negatif jika sistem melakukan usaha pada lingkungan.

Hukum Kedua Termodinamika

Pada hukum pertama termodinamika tidak membatasi bagaimana perubahan energi tersebut dapat berlangusng. Sedangkan hukum kedua termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat berlangsung dan mana yang tidak dapat berlangsung.  

Hukum kedua termodinamika  merupakan kesimpulan dari pengamatan yang di lakukan oleh Kelvin-Plank dan Clausius.

1  Menurut Kelvin-Plank, tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus, menerima kalor dari sebuah reservoir, dan mengubah kalor tersebut seluruhnya menjadi energi atau usaha.

2     Menurut Clausis, tidak mungkin memebuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus, mengambil kalor dari sebuah reservoir dengan suhu rendah dan memberikan pada reservoir suhu tinggi, tanpa memerlukan usaha atau energi dari luar.

 

 a.  Mesin Kalor

Mesin kalor merupakan sistem peralatan yang dapat mengubah energi termal menjadi usaha. Ketika kalian menggosokkan kedua telapak tangan. Dan setelah beberapa saat apa yang kalian rasakan?. Tentunya tangan kalian akan terasa hangat bukan?. Nah, hal tersebut adaah salah satu contoh cara menghasilkan energi termal dengan melakukan usaha mekanik.

Ide dasar cara kerja mesin kalor merupakan penerapan hukum kedua termodinamika, yaitu bahwa energi mekanik hanya dapat di peroleh dari energi termal jika kalor di alirkan dari suhu tinggi menuju ke suhu rendah. Pada saat proses berlangsung, sebagian kalor akan di ubah menjadi kerja atau usaha. Berdasarkan hukum kekekalan energi, Q₁ = W + Q2

Mesin kalor dapat di klasifikaskan menjadi beberapa jenis, yaitu mesin Carnot, mesin otto mesin diesel, dan mesin pendingin.

 a. Mesin pendingin

Kulkas dan Ac merupakan salah satu contoh dari mesin pendingin. Prinsip kerja mesin pendingin ini merupakan kebalikan dari kerja mesin kalor. Yaitu jika pada mesin kalor, kalor di pindahkan dari suhu tinggi ke suhu rendah. Maka, pada mesin pendingin ini kalor dari lingkungan di pindahkan dari yang bersuhu rendah menuju ke lingkungan bersuhu tinggi.

 c.  Entropi

Hukum  kedua termodinamika menyatakan bahwa: “kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin menuju ke benda yang dingin, kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas”.

Menurut termodinamika bahwa proses yang alami cenderung bergerak menuju ke keadaan ketidakteraturan yang lebih besar. Nah, ukuran ketidakteraturan ini di kenal dengan sistem entropi. Dimana entropi merupakan besaran termodinamika yang menyerupai perubahan dari setiap keadaan, dari keadaan awal hingga keadaan akhir sistem. Semakin tinggi entropi suatu sistem menunjukkan sistem semakin tidak teratur. Apabila sejumlah kalor di berikan pada suatu sistem dengan proses revesibel (dapat di balik arahnya) pada suhu konstan, maka besarnya perubahan entropi sistem memenuhi persamaan:

 ∆S = Q/T

 

Dimana:

∆S = Perubahan entalpi (J/K)

Q  = Kalor yang di transfer Pada proses reservibel (J)

T   = Suhu mutlak (K)

 

5. Kesimpulan

Untuk mempelajari termodinamika kita harus melakukan kajian terhadap hukum – hukum perubahan energi atau hukum-hukum termodinamika. Yang memiliki arti perubahan dari bentuk energi yang satu menjadi energi yang lain. Hal ini juga berkaitan dengan adanya energi yang di gunakan untuk melakukan usaha atau kerja, serta adanya perpindahan kalor atau panas dari benda-benda yang memiliki perbedaan suhu.

Kita ketahui, bahwa termodinamika merupakan fenomena yang sangat dekat dengan kehidupan kita sehari-hari. Semoga dengan adanya artikel ini kita mulai mulai berfikir lebih panjang dan lebih jauh lagi mengenai fenomena yang ada di sekitar kita.

 

6. Daftar Pustaka

Cris. 2021. Termodinamika Kuliah 1 – Pendahuluan dan Konsep Dasar. Dalam https://www.youtube.com/watch?v=X4Fue4vcZ2k ( diunduh pada 13 September 2021).

Hidayat, Atep Afia. 2021. Termodinamika dan Perubahan Energi. Modul Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Universitas Mercu Buana.

Kamajaya, Ketut dan Purnama Wawan. 2016. Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2. Bandung: Grafindo Media Pratama.

Tahir, Ikmal. 2012. Termodinamika Kimia (Kimia Fisik 1) Hukum Termodinamika Pertama. UGM. Dalam Microsoft PowerPoint - iqmal - kf1 - 04a - Energi dan Hukum Termodinamika ke satu [Compatibility Mode] (wordpress.com) (diunduh pada 13 September 2021).