TENTANG TERMODINAMIKA

 

TENTANG TERMODINAMIKA

By: David Susilo (@W02-DAVID)

 

Termodinamika

Termodinamika merupakan bagian dari cabang Fisika yang namanya Termofisika (Thermal Physics). Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi dan kerja dari suatu sistem. Termodinamika hanya mempelajari besaran-besaran yang berskala besar (makroskopis) dari sistem yang dapat diamati dan diukur dalam eksperimen. Besaran-besaran yang berskala kecil (mikroskopis) dipelajari dalam Teori Kinetik Gas (Kinetic Theory of Gas) atau Fisika Statistik (Statistical Physics).

Termodinamika juga dapat diartikan sebagai ilmu yang menjelaskan kaitan antara besaran fisis tertentu yang menggambarkan sikap zat di bawah pengaruh kalor. Besaran fisis ini disebut koordinat makroskopis sistem. Kaitan atau rumus yang menjelaskan hubungan antar besaran fisis diperoleh dari eksperimen dan kemudian dapat digunakan untuk meramalkan perilaku zat di bawah pengaruh kalor. Jadi, Termodinamika merupakan ilmu yang berlandaskan pada hasil-hasil eksperimen.

Termodinamika dalam arti sempit merupakan salah satu ranting dari Ilmu Alam, Ilmu fisika yang mempelajari materi yang ada dalam keadaan setimbang terhadap perubahan temperatur, tekanan, volume, dan komposisi kimia. Termodinamika didasarkan pada empat konsepsi empiris, yaitu: hukum ke nol, pertama (yang berkaitan dengan kerja suatu sistem), kedua, dan ketiga Termodinamika. Oleh karena itu, sebagian ahli menyatakan, Termodinamika merupakan ranting Fisika yang mempelajari hubungan antara kalor dan kerja.)

Aplikasi Termodinamika

Aplikasi termodinamika dalam kehidupan sehari-hari sangat banyak dan setiap saat selalu berkembang. Secara alamiah dapat dilihat bagaimana energi dapat diubah menjadi kerja yang bermanfaat bagi manusia. Kemampuan manusia menciptakan mesin-mesin yang mampu mengubah kalor menjadi kerja sangat membantu dalam memenuhi kebutuhan energi. Sebagai contoh penerapan prinsip dan metode termodinamika dapat dilihat pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), PLTN, refrigerator, mesin kalor, roket dan lain-lain.

Hukum Termodinamika 1

Hukum pertama termodinamika menjembatani hubungan kerja yang dilakukan terhadap sistem dan kalor yang ditransfer ke dalam sistem. Untuk memahami hukum ini harus dipahami bagaimana kalor dan kerja diukur.

Kerja (w)

Menurut konsep mekanika, kerja adalah hasil perkalian antara gaya luar yang bekerja pada benda dengan jarak yang ditempuh oleh benda ketika gaya itu diterapkan. Jika benda bergerak lurus dari titik s₁ ke titik s₂ dengan gaya P yang diterapkan konstan sepanjang jalan itu, maka kerja yang dilakukan pada benda adalah:

w = F ∆s

Kalor dan Energi lntemal

Kalor adalah cara perpindahan energi panas dari satu sistem ke sistem lain atau ke lingkungan. Jika tidak ada aliran panas, tidak dapat dikatakan adanya kalor. Oleh karena itu sistem tidak dapat dikatakan memiliki kalor jika tidak terjadi perubahan energi panas yang dikandungnya. Contoh, air dalam termos (diandaikan adiabat) tidak dapat dikatakan mengandung kalor, sebab energi panas yang dikandung air di dalam termos tidak berpindah.

Perubahan energi di dalam air dinamakan perubahan energi internal, dilambangkan dengan ∆U. Perubahan energi internal tergolong fungsi keadaan, sebab perubahannya tidak bergantung pada jalannya proses, melainkan hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir.

Oleh karena energi internal sistem dapat diubah dengan cara menerapkan kerja terhadap sistem, maka perubahan energi internal dapat ditentukan dari kerja yang dilakukan terhadap sistem yang dilaksanakan secara adiabat (sistem adiabat). Hubungan antara kerja dan perubahan energi internal sistem dalam proses adiabat diungkapkan dengan persamaan:

∆U= w

Berdasarkan perjanjian, nilai kalor (dilambangkan dengan q) bertanda positif jika kalor diserap oleh sistem dari lingkungan. Sebaliknya, nilai q berharga negatif jika sistem melepaskan sejumlah kalor ke lingkungan. Perubahan energi internal sistem dengan cara mengalirkan panas ke dalam sistem tanpa ada perlakuan kerja dinyatakan dengan persamaan:

∆U = q

Dengan kata lain, kalor yang diserap oleh sistem tertutup tanpa perlakuan kerja sama dengan pertambahan energi internal sistem. Sebaliknya, jika sistem melepaskan sejumlah kalor maka energi internal sistem akan turun.

Dari persamaan atau rumus tersebut, kamu perlu mengetahui aturan nilai positif dan negatif, yakni sebagai berikut:

·         ΔU bertanda positif (+) jika sistem mengalami kenaikan suhu dan bertanda negatif (-) jika sistem mengalami penurunan suhu.

·         Q bertanda positif (+) jika sistem menyerap kalor dan bertanda negatif (-) jika sistem melepas kalor.

·         W bertanda positif (+) jika sistem melakukan usaha dan bertanda negatif (-) jika sistem menerima usaha.

 

Hukum Termodinamika 2

Hukum II Termodinamika dibagi menjadi dua macam, yaitu Hukum II Termodinamika tentang Arah Aliran Kalor dan Hukum II Termodinamika tentang Entropi.

Hukum II Termodinamika tentang Arah Aliran Kalor berbunyi:

"Kalor mengalir secara spontan (alamiah) dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah, dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya."

Sedangkan Hukum II Termodinamika tentang Entropi berbunyi:

"Dalam sebuah sistem tertutup, setiap proses termodinamika akan menghasilkan peurbahan entropi lebih besar dari 0 untuk proses irreversible, dan perubahan entropi sama dengan 0 untuk proses reversible."

Entropi adalah besaran yang menggambarkan tingkat keacakan sistem. Semakin acak benda maka benda akan semakin homogen (sejenis) dan entropinya akan semakin besar. Kamu bisa perhatikan ilustrasi di atas untuk lebih memahami tentang entropi.

Entropi merupakan besaran termodinamika yang menyerupai perubahan setiap keadaan, dari keadaan awal hingga keadaan akhir sistem.

Secara spontan (alamiah), sistem akan selalu menuju homogen (menjadi lebih acak), sehingga entropi akan selalu semakin besar (perubahan entropi positif).

Selain itu, dalam termodinamika, ketika ada perbedaan suhu antara sistem yang terlibat, maka sistem akan selalu menuju suhu yang homogen (kesetimbangan termal).

 

Referensi

Modul 2 KIMIA

Saleh, O. S. (2016). Bahan Ajar Bahan Ajar Bahan Ajar. Mkb 7056, 1–101.

https://www.ruangguru.com/blog/hukum-dan-prinsip-termodinamika

https://passinggrade.co.id/hukun-termodinamika/

https://sumber.belajar.kemdikbud.go.id/repos/FileUpload/Hukum%20I%20Termodinamika/menu3.html