Termodinamika, energi pada lingkungan. @V24-Adrian

 Termodinamika dapat didefinisikan sebagai sains dari energi, kalor menjadi daya/kerja.

Hukum pertama termodinamika, hukum kekekalan energi, energi merupakan besaran/properti dari termodinamika.

Hukum keduanya : energi memiliki kualitas dan kuantitas, dan suatu proses berlangsung pada arah yang kualitasnya berkurang.

Termodinamika dibagi menjadi dua:

1. Termodinamika klasik,

2. Termodinamika statistik.

Sistem, lingkungan, dan batas

Sistem merupakan kuantitas atau materi yang dipilih untuk dipelajari,

Daerah diluar sistem dinamakan lingkungan,

Batas yaitu permukaan yang memisahkan antara sistem dan lingkungan, 

Sistem tertutup dan terbuka

Sistem tertutup dinamakan kontrol massa, pada sistem ini tidak terjadi pertukaran massa antara sistem dan lingkungan, namun hanya terjadi pertukaran energi.

Sistem tertutup 

Sistem terbuka, kontrol volume, pada sistem ini dapat terjadi pertukaran massa dan energi antara sistem dan lingkungan.

Terbuka 

Sistem terisolasi, ketika tidak terjadi pertukaran massa dan energi sistem dan lingkungan.

Terisolasi 

Sistem analisa engineering, harus terdefinisi dengan jelas sistem tersebut.

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.

Hukum-hukum dasar dalam Termodinamika

1. Hukum Awal / Hukum ke Nol

Hukum awal termodinamika ngejelasin kalo ada dua buah sistem yang berada dalam kesetimbangan lalu ada sistem baru di antara 2 sistem ini, maka hubungan 2 sistem dengan sistem baru adalah hubungan saling setimbang atau kesetimbangan.

2. Hukum Pertama

Hukum pertama termodinamika ngejelasin tentang kekelan energi.

3. Hukum Kedua

Hukum kedua termodinamika ngejelasin kalo perpindahan kalor suatu sistem terjadi pada suhu tinggi menuju suhu rendah.

Properti

Karakteristik dari sebuah sistem dinamakan properti.

Besaran pada Termodinamika terbagi menjadi dua macam, yaitu besaran intensif (tidak bergantung massa) dan ekstensif (bergantung massa).

Besaran intensif diantaranya, temperatur, tekanan, dan rapat massa. Sedangkan besaran ekstensif diantaranya : massa total, volume total.

Properti ekstensif per unit massa dinamakan properti spesifik.

Proses dan siklus

Sistem dikatakan mengalami suatu siklus jika proses yang berlangsung kembali ke keadaan semula.

Beberapa tipe proses isotermal, isokhoriki, sobarik, dan adiabatik.

Siklus 

Proses perubahan suatu sistem dari satu keadaan setimbang keadaan setimbang lainnya. Rangkaian keadaan yang dilewati sepanjang proses dinamakan jalur.

Proses kuasistatik atau kuasi setimbang yaitu proses yang berlangsung sangat lambat di mana sistem dapat berubah secara internal sedemikian hingga semua bagian pada sistem berubah bersamaan.

Hukum ke nol Termodinamika, 

Jika terdapat dua benda yang setimbang termal dengan benda ketiga maka kedua benda tersebut setimbang termal.

Konsep temperatur dan alat ukur suhu dua benda berada dalam keadaan setimbang termal jika kedua benda tersebut memiliki temperatur yang sama.

Hukum I Termodinamika

Salah satu contoh sederhana berkaitan dengan perpindahan energi antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja adalah proses pembuatan popcorn.

Hukum 1

Hukum pertama termodinamika merupakan salah satu contoh hukum kekekalan energi. Artinya, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari bentuk satu ke bentuk lainnya. Hukum I termodinamika menyatakan bahwa untuk setiap proses apabila kalor (Q) diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha (W), maka akan terjadi perubahan energi dalam (∆U). Pernyataan ini dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut, ∆U=Q-W atau Q = ∆U+W

Dengan

: perubahan energi dalam (Joule)

Q: jumlah kalor (Joule)

W: usaha sistem (Joule)

Apabila sistem menerima kalor dari lingkungan (Q+)dan sistem melakukan usaha (W+). Dan bila sistem melepas kalor ke lingkungan (Q-) dan sistem dilakukan usaha (W-).

Contoh

Hukum Termodinamika 2

Rudolf Clausius menyatakan sebuah rumusan Clausius mengenai hukum termodinamika 2, yaitu kalor akan mengalir secara spontan dari benda yang bersuhu tinggi ke bersuhu rendah. Lalu, tidak mengalir spontan ke arah sebaliknya.

Sedangkan untuk permasalahan entropi, hukum termodinamika 2 menjelaskan jika total entropi jagat raya tidak akan terjadi pada proses reversible (∆S = 0), namun akan bertambah pada proses irreversible (∆S >0).

Secara alami, proses termodinamika yang berlangsung adalah irreversible atau proses yang berlangsung secara spontan pada satu arah, tetapi tidak pada arah sebaliknya.

Namun, ada juga proses reversible atau proses bolak balik. Contohnya adalah proses yang terjadi pada dua benda dengan suhu yang selisihnya sedikit.

Kita juga tidak akan bisa membuat sebuah mesin kalor yang dapat bekerja dalam satu siklus yang bisa menyerap seluruh kalor dari sebuah reservoir, lalu mengubah seluruhnya menjadi usaha luar.

Mesin kalor merupakan pembahasan yang dilakukan oleh Kelvin dan Planck yang dikenal dengan rumusan Kelvin-Planck tentang hukum termodinamika 2 pada mesin kalor.

Contoh Penerapan Hukum Termodinamika 2

Mesin Carnot, mesin pendingin.

Referensi

https://youtu.be/g51j1GGCGDE diakses 15/03/22

https://youtu.be/NilKh3R9Ayk diakses 15/03/22

https://blog.edukasystem.com/termodinamika/#Konsep_Dasar_Termodinamika diakses 15/03/22

https://sumber.belajar.kemdikbud.go.id/repos/FileUpload/Termodinamika-anto/topik1.html diakses 15/03/22