Oleh
Annisa Suci K.
Abstrak
Ilmu kimia menurut Chang
(2005: 3) ilmu kimia di definisikan sebagai ilmu yang mempelajari materi dan
perubahannya, salah satu bagian yang dipelajari dari ilmu kimia adalah termodinamika
di mana Penerapan dari cara kerja termodinamika dapat kita lihat pada kehidupan sehari – hari
seperti meniup kopi panas, tubuh manusia, mobil, perkakas elektronik,
pembangkit listrik dan industry
Kata Kunci :
Ilmu Kimia,Termodinamika
A.
Sejarah Ilmu Kimia
Hakikat ilmu kimia adalah
cabang ilmu yang mempelajari perubahan materi. Mencoba mengingat istilah kimia
pertamakali digaungkan sudah sejak tahun 700-778 yang lalu. Siapa yang mengira
jika ilmu kimia diambil dari bahasa arab, yaitu dari kata al – kimia yang
bermakna perubahan materi.
Tokoh
kimia pada waktu itu adalah Jabir ibnu Hayyan. Beliau merupakan ilmuwan muslim
yang mengembangkan ilmu kimia. Dari beliaulah, kita mulai mengenal tentang
perubahan materi, susunan, sifat, struktur, perubahan energi dan lain
sebagainya. Akhirnya perubahan bentuk materi inilah yang akam membentuk
komponen pembentuk materi dan membuat perbandingan baru
B.
Pengertian Ilmu Kimia
Secara bahasa kimia berasal dari
bahasa arab “al – kimia” yang memiliki arti perubahan materi. Kimia juga
berasal dari bahasa Yunan “khemia” dengan arti perubahan materi.
Secara istilah pengertian ilmu kimia
adalah sebagai berikut :
Ilmu kimia adalah ilmu yang
mempelajari tentang susunan, struktur, sifat, dari skala atom hingga
molekul dan perubahan energi yang
menyertai suatu perubahan materi atau zat.
Kemudian menurut Chang (2005: 3) ilmu
kimia di definisikan sebagai ilmu yang mempelajari materi dan perubahannya.
Zat-zat yang terlibat dalam perubahan kimia yaitu unsur dan senyawa. Untuk
mengetahui ciri dari suatu unsur dan senyawa dapat diketahui dari sifat-sifat
kimia dan fisis.
Sifat kimia adalah sifat yang dapat
ditunjukan dengan melalui perubahan kimia sedangkan sifat fisis merupakan sifat
yang dapat diamati tanpa mengubah susunan zatnya
C. Contoh
Penerapan Ilmu Kimia
1. Bidang
pertanian
lmu kimia di dalam bidang pertanian dimanfaatkan untuk membuat pupuk dan pestisida.
2. Bidang
kedokteran
Di bidang ini banyak dijumpai manfaatnya, seperti obat-obatan
3. Bidang
pangan
Bermanfaat bagi manusia. penggunaan mikroorganisme/bakteri pada makanan,
contoh pembuatan kecap, tempe, dan yoghurt.
4. Bidang
industri/pabrik
Penerapan ilmu Kimia di bidang
industri, untuk membuat mesin-mesin besar yang membutuhkan logam baik.
5. Bidang
arkeologi
Dalam bidang arkeologi, ilmu kimia
dibutuhkan untuk menentukan umur fosil.
6. Bidang
hukum
Untuk membuktikan tindak kejahatan
seseorang maka dibutuhkan pemeriksaan DNA.
Pasalnya, struktur DNA setiap individu akan berbeda sehingga dapat digunakan untuk mengidentifikasi seseorang.
Peran Kimia dalam
Menyelesaikan Masalah Global
Ilmu kimia juga berperan dalam
menyelesaikan masalah global yaitu masalah yang dihadapi oleh seluruh dunia,
seperti yang menyangkut masalah dalam bidang lingkungan hidup, kedokteran,
geologi, biologi dan lain-lain, ataupun untuk meningkatkan Sumber Daya Manusia
(SDM). Sebagai contoh, masalah global dalam hal lingkungan hidup dan krisis
energi
A. Sejarah
Termodinamika
Peristiwa-Peristiwa
Penting Termodinamika
Pada
dasarnya, termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang panas sebagai
energi yang mengalir. Oleh karena itu, sejarah berkembangnya ilmu termodinamika
berawal sejak manusia mulai “memikirkan” tentang panas. Orang yang pertama kali
melakukannya adalah Aristoteles (350 SM). Dia mengatakan bahwa panas adalah
bagian dari materi atau materi tersusun dari panas.
Penalaran
yang dilakukan oleh Aristoteles diteruskan oleh Galileo Galilei (1593) yang
menganggap bahwa panas adalah sesuatu yang dapat diukur dengan penemuannya
berupa termometer air. Beberapa abad setelahnya Sir Humphrey Davy dan Count
Rumford (1799) menegaskan bahwa panas adalah sesuatu yang mengalir. Kesimpulan
ini mendukung prinsip kerja termometer, tapi membantah pernyataan Aristoteles.
Seharusnya hukum ke-nol termodinamika dirumuskan saat itu, tapi karena
termodinamika belum berkembang sebagai ilmu, maka belum terpikirkan oleh para
ilmuwan. “dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka
ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya”.
Pada
tahun 1778, Thomas Alfa Edison memperkenalkan mesin uap pertama yang
mengkonvesi panas menjadi kerja mekanik. Mesin tersebut disempurnakan oleh
Sardi Carnot (1824). Saat itu, dia berupaya menemukan hubungan antara panas
yang digunakan dan kerja mekanik yang dihasilkan. Hasil pemikirannya merupakan
titik awal perkembangan ilmu termodinamika klasik dan beliau dianggap sebagai
Bapak Termodinamika.
Pada
tahun 1845, James P. Joule menyimpulkan bahwa panas dan kerja adalah dua bentuk
energi yang satu sama lain dapat dikonversi. Kesimpulan ini didukung pula oleh
Rudolf Clausius, Lord Kelvin (William Thomson), Helmhozt, dan Robert Mayer.
Selanjutnya, para ilmuwan ini merumuskan hukum pertama termodinamika (1850).
Setahun sebelumnya, Lord Kelvin telah memperkenalkan istilah termodinamika
melalui makalahnya: An Account of Carnot’s Theory of the Motive Power of Heat.
Buku pertama tentang termodinamika ditulis oleh William Rankine pada tahun
1859.
“perubahan
energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari
jumlah energi panas yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan
terhadap sistem”
∆U
= Q + W
Setelah
mempelajari mesin Carnot, Lord Kelvin, Planck, dan menyimpulkan bahwa pada
suatu mesin siklik tidak mungkin kalor yang diterima mesin diubah semuanya
menjadi kerja, selalu ada kalor yang dibuang oleh mesin. Hal ini karena adalah
sifat sistem yang selalu menuju ketidakteraturan, entropi (S) meningkat. Saat
itu hukum kedua termodinamika diperkenalkan (1860). Menurut Clausius, besarnya
perubahan entropi yang dialami oleh suatu sistem, ketika sistem tersebut
mendapat tambahan kalor (Q) pada temperatur tetap dinyatakan melalui persamaan
di bawah :
“total
entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat
seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya”
Selama
tahun 1873-1976, fisikawan matematika Amerika Josiah Willard Gibbs menerbitkan
tiga makalah, salah satunya adalah On the Equilibrium of Heterogeneous
Substances. Makalah tersebut menunjukkan bahwa proses termodinamika dapat
dijelaskan secara matematis, dengan mempelajari energi, entropi, volume,
temperatur dan tekanan sistem, sedemikian rupa untuk menentukan apakah suatu
proses akan terjadi secara spontan. Pada awal abad ke-20, ahli kimia seperti
Gilbert N. Lewis, Merle Randall, dan EA Guggenheim mulai menerapkan metode
matematis Gibbs tersebut untuk analisis proses kimia yang disebut termodinamika
kimia.
Pada
tahun 1885, Boltzman menyatakan bahwa energi dalam dan entropi merupakan besaran
yang menyatakan keadaan mikroskopis sistem. Pernyataan ini mengawali
berkembangnya termodinamika statistik, yaitu pendekatan mikroskopis tentang
sifat termodinamis suatu zat berdasarkan perilaku kumpulan partikel-partikel
yang menyusunnya. Dasar-dasar termodinamika statistik ditetapkan oleh fisikawan
seperti James Clerk Maxwell, W. Nernst, Ludwig Boltzmann, Max Planck, Rudolf
Clausius dan J. Willard Gibbs .Willard Gibbs. Pada tahun 1906 Giauque dan W.
Nernst merumuskan hukum ketiga termodinamika.
“pada
saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti
dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum”
Pada
tahun 1911, Einstein menyatakan bahwa massa merupakan perwujudan dari energi
(E=mc2). Hal ini kemudian dibenarkan oleh ilmuwan mekanika kuantum (1900-1940)
bahwa radiasi sebagai bentuk energi bisa bersifat sebagai partikel. Pernyataan
ini seakan-akan membenarkan penalaran Aristoteles sebelumnya bahwa materi =
energi.
Pada
tahun 1950, para ilmuwan, seperti Carl Anderson menemukan adanya partikel
antimateri yang bisa memusnahkan materi.
B. Termodinamika
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = ‘panas’
and dynamic = ‘perubahan’) adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan
kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik
di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud
atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika
reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini,
penggunaan istilah “termodinamika” biasanya merujuk pada termodinamika
setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses
kuasistatik, yang diidealkan, proses “super pelan”
C. Hukum
Termodinamika
Terdapat
empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:
a)
Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika
Hukum
ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga,
maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.
b)
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
c)
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.
d)
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.
D. Sistem
Termodinamika
Ada
tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan
lingkungan:
Sistem
tertutup
Terjadi
pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda
dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana
terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan
lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya
biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
Pembatas
Adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas
Pembatas
Rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
Sistem
terisolasi
Tak
terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari
sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
Sistem
terbuka
Terjadi
pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah
pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan
contoh dari sistem terbuka
E. Penerapan
Termodinamika
Penerapan
dalam Kehidupan Sehari-hari
Ada
banyak penerapan hukum termodinamika dalam kehidupan sehari-hari kayak termos,
lalu mesin kendaraan bermotor, lemari es, dan pendingin ruangan (AC). Semua
benda ini gunain hukum termodinamika untuk ngelakuin perpindahan kalor dan
melakukan usaha
SUMBER
REFERENSI
https://www.sma-syarifhidayatullah.sch.id/2020/07/hakikat-ilmu-kimia.html
https://www.abihamid.com/2011/04/sejarah-perkembangan-termodinamika.html
https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/pengertian-termodinamika-lengkap/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Catatan: Hanya anggota dari blog ini yang dapat mengirim komentar.