Kimia Dasar: Pengembangan Termodinamika Kimia dari Hukum-Hukum Mekanika Fisika

 

Pengembangan Termodinamika Kimia dari Hukum-Hukum Mekanika Fisika

oleh: Hayi Lanaa R (@W16-HAYI)

Pengertian:

Ilmu ini 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. Termodinamika juga berhubungan dengan mekanika statik. Cabang ilmu Fisika ini mempelajari suatu pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan.

 

Prinsip-prinsip Termodinamika:

Dibawah ini adalah diagram penerapan prinsip termodinamika yang meliputi mekanika, panas, dan kalkulus diferensial.

                    Gambar 1. Penerapan Prinsip-Prinsip Termodinamika pada Ilmu Pengetahuan Lain.

 

Penyelesaian sebuah masalah secara termodinamika dikerjakan lewat beberapa tahapan.

 

Gambar 2. Penyelesaian Problem Secara Termodinamika.

Ket:

1.      Formulasi Problem ke dalam Besaran dan Bentuk Termodinamika.

Hal tersebut disebut dengan mengubah bahasa ke dalam problem ke dalam bahasa termodinamika, lalu merumuskannya dengan memakai berbagai besaran termodinamika.

2.      Evaluasi Sifat & Fungsi Termodinamika.

Artinya mengerjakan analisis pada formulasi yang sudah disusun di langkah pertama (1). Tahap satu ini memerlukan pemahaman pengetahuan termodinamika yang memadai supaya tidak terjadi adanya kesalahan persepsi pada arah / tujuan masalah tersebut.

3.      Penyelesaian Problem Termodinamika.

Dalam tahap ini diperlukan dukungan pengetahuan matematika atau kalkulus (diferensial, integral) sehingga bisa mendapatkan jawaban yang valid atau dapat dipertanggungjawabkan.

Ketiga langkah untuk menyelesaikan termodinamika di atas harus berpijak dengan dalil / kaidah pada termodinamika.

 

Sistem Termodinamika:

Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan. 

Pengelompokan dari sistem termodinamika dilihat dari:

·         Sifat batas sistem-lingkungan

·         Perpindahan materi, kalor serta entropi antara sistem dan lingkungan.

 

Berdasarkan jenis pertukaran yang berlangsung antara sistem dan lingkungan, sistem termodinamika terbagi menjadi tiga jenis, antara lain:\

1.      Sistem Terisolasi:

Tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.

Contoh: Wadah terisolasi (tabung gas terisolasi).

Gambar 3. Tabung Gas Terisolasi

2.      Sistem Tertutup: 

Terjadi adanya pertukaran energi (panas serta kerja) namun tidak ada pertukaran benda dengan lingkungan.

Contoh: Rumah hijau, sebab disana terjadi pertukaran panas namun tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.

Gambar 4. Rumah Hijau

   

  3.      Sistem Terbuka:

Terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel.

Contoh: Samudera.

 

Gambar 5. Samudera

Hukum Dasar Termodinamika:

Terdapat 4 Hukum Termodinamika, yaitu: hukum Awal, Hukum Pertama, Hukum Kedua, dan Hukum Ketiga Termodinamika.

-          Hukum Awal Termodinamika:

Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

-          Hukum Pertama Termodinamika:

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

-          Hukum Kedua 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.

-          Hukum Ketiga Termodinamika:

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

 

Daftar Pustaka:

Quipper Indonesia. Pengertian Termodinamika, Prinsip, Hukum Keadaan, semua Lengkap!. March, 15, 2018. https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/pengertian-termodinamika-lengkap/

Hamid, Mustofa Abi. Sejarah Perkembangan Termodinamika. https://www.abihamid.com/2011/04/sejarah-perkembangan-termodinamika.html

Tiyas. Termodinamika. January, 26, 2022. https://www.yuksinau.id/termodinamika/