Ilmu Kimia : Mengenal Termodinamika lebih dekat (Pengertian, Sistem, Hukum, Proses)

 

Ilmu Kimia : Mengenal Termodinamika lebih dekat 

(Pengertian, Sistem, Hukum, Proses)

Oleh : Fitria Febri Sahara 

@W10-Fitria

Abstrak :

Termodinamika termasuk dalam cabang ilmu Fisika yang sudah banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, contoh simple dari termodinamika ialah perubahan suhu tubuh selain itu banyak sekali peralatan rumah tangga yang memanfaatkan konsep Termodinamika. Termodinamika akan membahas mengenai perubahan energi panas menjadi bentuk energi lain. Terdapat 2 Hukum dalam Termodinamika yang menjadi acuan dalam membahas mengenai perubahan energi.

Pendahuluan :

Termodinamika merupakan ilmu yang mempelajari hukum-hukum yang mengatur perubahan energi dari suatu bentuk ke bentuk lain, aliran dan kemampuan energi melakukan usaha, energi dapat berubah dari satu bentuk kebentuk lain tanpa ada pengurangan maupun penambahan, prinsip ini disebut sebagai prinsip konservasi atau kekekalan energi.

Prinsip termodinamika tersebut sebenarnya telah terjadi dalam kehidupan sehari-hari, dimana salah satunya yaitu energi panas dari matahari yang diserap oleh bumi yang berupa gelombang eletromagnetik. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka prinsip alamiah dalam termodinamika direkayasa menjadi berbagai bentuk mekanisme untuk membantu manusia dalam melakukan kegiatannya. Aplikasi termodinamika sangat banyak, hal ini terjadi karena perkembangan ilmu termodinamika sejak abad 17 yang dipelopori dengan penemuan mesin uap di Inggris, dan diikuti oleh ilmuan termodinamika seperti Rudolph Clausius, William Rankine, dan Lord Kelvin pada abad ke-19. Perkembangan termodinamika dimulai dengan pendekatan makroskopis hingga yang bersifat mikroskopis. Adapun bentuk-bentuk energi yang dihasikan dalam proses termodinamika dapat berupa berbagai bentuk, diantaranya energi kimia, energi panas, energi mekanis, energi listrik, energi nuklir dan yang lainnya.

Pembahasan :

Apa itu Termodinamika ?

Dari segi bahasa, thermodinamika berasal dari 2 kata bahasa yunani yaitu “Thermos” dan “dynamic” “Thermos” itu artinya panas dan “dynamic” yang berarti dinamis atau perubahan sehingga jika digabung Thermodinamika berhubungan erat dengan perubahan atau pergerakan energi panas.  Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana hubungan termodinamika berasal.

Sistem Pada Termodinamika

Berdasarkan sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan, sistem pada termodinamika dibagi menjadi 3, yaitu:

·         Termodinamika Sistem Terbuka

Ada atau terjadi pertukaran massa dan energi sistem dengan lingkungannya, contohnya samudra, lautan dan tumbuh-tumbuhan.

·         Termodinamika Sistem Tertutup

Jika ada sistem terbuka, maka ada juga sistem tertutup termodinamika, yaitu adanya pertukaran energi namun tidak terjadi pertukaran massa sistem dengan lingkungannya.

·         Termodinamika Sistem Terisolasi

Tidak terjadi pertukaran, baik pertukaran energi maupun pertukaran massa sistem dengan lingkungan, itulah mengapa sistem ini bernama sistem terisolasi. Contohnya tabung gas yang terisolasi.

Hukum Termodinamika

·      Hukum Termodinamika 0

Hukum termodinamika 0 menjelaskan kesetimbangan termal berlaku universal, dengan kata lain apapun zat atau materi benda akan memiliki kesetimbangan termal yang sama bila disatukan.

“Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain”

·     Hukum Termodinamika 1

Hukum termodinamika 1 menunjukkan hukum kekekalan energi.

“Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja”

Terdapat persamaan matematik yang menjelaskan hukum ini, yaitu:

Q = W + \Delta U

Dimana Q adalah kalor/panas yang diterima/dilepas (J), W adalah energi/usaha (J), dan \Delta U adalah perubahan energi (J). J adalah satuan internasional untuk energi atau usaha, yaitu Joule. Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa seluruh kalor yang diterima atau dilepas oleh benda akan dijadikan usaha ditambahkan dengan perubahan energi.

  ·Hukum 2 Termodinamika

Hukum 2 termodinamika menunjukkan kondisi alami dari alur kalor suatu objek dengan sistem.

“Kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin; kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas tanpa dilakukan usaha” 

·         Hukum Termodinamika 3

“Entropi dari suatu kristal sempurna pada absolut nol adalah sama dengan nol,”

Proses dalam Termodinamika

1. Proses Isokhorik

Proses isokhorik adalah proses perubahan keadaan termodinamika yang terjadi pada volume konstan atau tetap. Karena volumenya tetap, sistem tidak melakukan ataupun menerima usaha dari lingkungannya. Kita dapat merumuskannya dengan W = 0. Dengan begitu, kita memperoleh rumus untuk hukum I, sebagai berikut.

ΔQ = ΔU

Pada proses isokhorik, kalor yang diberikan kepada sistem hanya digunakan untuk menaikkan energi di dalamnya.

2. Proses Isobarik

Proses selanjutnya adalah isobarik. Proses ini merujuk kepada perubahan keadaan termodinamika dalam tekanan konstan. Usaha pada proses isobarik (W) dapat dirumuskan sebagai hasil kali antara tekanan (P) dan perubahan volume (ΔV). Dalam rumus matematika, kita dapat menjabarkan proses isobarik sebagai berikut.

W = P x ΔV

Pada proses isobarik, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut.

ΔQ = ΔU + ΔW

3. Proses Isotermal

Sesuai dengan namanya, proses isotermal merupakan proses perubahan keadaan termodinamika yang terjadi pada suhu konstan atau tetap. Suhu konstan tersebut menyebabkan tidak ada perubahan energi dalam sistem atau ΔU = 0. Dalam hukum I, kita dapat merumuskan proses isotermal sebagai berikut.

ΔQ = ΔW

4. Proses Adiabatik

Proses yang terakhir adalah proses adiabatik. Proses ini merujuk kepada perubahan keadaan termodinamika yang berlangsung tanpa disertai perpindahan kalor antara sistem dan lingkungannya. Kalor sistem yang konstan menyebabkan tidak terdapat perubahan kalor di dalam sistem. Dalam matematika, kita dapat merumuskannya sebagai ΔQ = 0. Dalam hukum I, proses adiabatik dapat dinyatakan sebagai berikut.

ΔW = -ΔU

Referensi :

https://www.zenius.net/blog/materi-konsep-dasar-termodinamika

https://sumber.belajar.kemdikbud.go.id/

https://www.kelaspintar.id/blog/edutech/memahami-proses-proses-dalam-termodinamika-2787/