MEMAHAMI KONSEP DASAR SISTEM, HUKUM I DAN II PADA TERMODINAMIKA

 Oleh: Azzira Nayani Shafa (@X19-Azzira)

mind mapping azzira

Abstrak

        Ilmu kimia sangat erat kaitannya dengan kehidupan manusia. Terlebih lagi termodinamika. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering bersentuhan dengan energi. Di rumah, kantor, kampus, dan lingkungan kita, kita juga selalu bersentuhan dengan penggunaan energi. Menurut Hamid (2007) termodinamika dalam arti sempit merupakan salah satu ranting dari ilmu alam, ilmu Thobi’ah atau fisika yang mempelajari materi yang ada dalam keadaan setimbang terhadap perubahan temperatur, tekanan, volume dan komposisi kimia.

Kata kunci: termodinamika, sistem, lingkungan

Abstract

        Chemical science is closely related to human life. Even more so thermodynamics. In everyday life we often come into contact with energy. In our homes, offices, campuses, and environments, we are also in constant contact with energy use. According to Hamid (2007) thermodynamics in the narrow sense is one of the branches of natural science, Thobi'ah science or physics that studies matter that exists in a state of equilibrium against changes in temperature, pressure, volume and chemical composition.

Keywords: thermodynamics, systems, environment                      

Pendahuluan

        Menurut Afia Hidayat (2021) termodinamika merupakan salah satu alat konseptual yang berguna dalam memahami sains. Titik paradigma utama termodinamika adalah kesemestaan hukum-hukumnya. Termodinamika bila diartikan secara kata termo memiliki arti panas sedangkan dinamika artikan sebagai perubahan. Hal itu sudah cukup menjelaskan bahwa termodinamika sudah pasti berhubungan dengan perubahan panas.

Rumusan masalah

1.  Apa yang dimaksud dengan hukum pertama dan kedua pada termodinamika?
2.  Bagaimana bunyi dan persamaan hukum pertama termodinamika?
3.  Apa itu sistem?

Tujuan

1. Untuk mengetahui hukum I dan II termodinamika
2. Untuk mengetahuhi bunyi hukum pertama termodinamika
3. Untuk mengetahui sistem

Pembahasan

        Tahir (2012) menyatakan bahwa pengertian termodinamika saat ini merupakan ilmu yang mengkaji semua aspek yang penting dan memiliki ketertarikan untuk mempengaruhi kondisi materi seperti panas, mekanik, gravitasi, permukaan, listrik, magnetik, atomik, dan lain sebagainya.

        Hukum pada termodinamika pertama dan kedua di rumuskan pada abad ke-19 oleh para ilmuwan mengenai peningkatan efesiensi mesin uap.  Bagaimanapun hukum ini merupakan dasar seperti hukum fisika lainnya. Mereka membatasi efesiensi amuba atau ikan paus seperti mereka membatasi efesiensi mobil atau tenaga nuklir tumbuhan.

Hukum Pertama Termodinamika

           PJoule (1818-1878) merupakan seorang ilmuwan yang pertama kali merumuskan hukum pertama termodinamika / hukum kekekalan energi. Hukum ini menyatakan bahwa “energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya.”

Energi dalam suatu sistem gas dapat bertambah memiliki 2 cara, yaitu

1. Ada kalor yang ditambahkan pada sistem
2. Gas dilakukan usaha

Energi dalam suatu sistem gas dapat berkurang memiliki 2 cara, yaitu

1. Kalor yang berkurang pada sistem
2. Gas itu sedang menransfer energi ke suatu hal lain di luar sistem sehingga gasnya berkurang energi yang ada didalamnya

Hukum termodinamika mengatakan energi dalam bisa berubah lewat 2 cara, yaitu

1. Kalor
2. Usaha

 Dalam sebuah sistem tertutup, perubahan energi dalam sistem tersebut sama dengan banyaknya kalor yang masuk dikurangi dengan usaha yang dilakukan sistem tersebut. Hukum pertama pada termodinamika memiliki sebuah persamaan yang penting untuk diingat.

                                                                      ∆U = Q-W

Keterangan:

∆U: Perubahan energi dalam sistem (J)

Q : Kalor yang di terima/dilepas sistem (J)

W : Usaha (J)

        Berdasarkan hukum pertama dari termodinamika ada istilah sistem dalam berlangsungnya suatu perubahan. Hal ini cukup menjelaskan bahwa termodinamika memiliki kaitan dengan sistem dan lingkungan. Hukum ini dapat diuraikan menjadi beberapa proses, yaitu proses dengan  isokhorik, isotermik, isobarik dan juga adiabatik.

Hukum Kedua Termodinamika

        Hukum II pada termodinamika tentang arah aliran kalor, bunyi hukum kedua menurut Clausius, “ Panas akan mengalir dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.” Misal:

a.       1. Mesin kalor

               Ide dasar cara kerja mesin kalor merupakan penerapan hukum kedua termodinamika.  Pada saat proses berlangsung, sebagian kalor akan di ubah menjadi kerja atau usaha. Mesin kalor apat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, yaitu mesin Carnot, mesin otto mesin diesel, dan mesin pendingin.

b.       2. Mesin pendingin

                Mesin pendingin ini merupakan kebalikan dari kerja mesin kalor. Yaitu jika pada mesin kalor, kalor dipindahkan dari suhu tinggi ke suhu rendah. Maka, pada mesin pendingin ini kalor dari lingkungan di pindahkan dari yang bersuhu rendah menuju ke lingkungan bersuh tinggi.

c.          3. Entropi

                Menurut termodinamika bahwa proses yang alami cenderung bergerak menuju ke keadaan tidak teraturan yang lebih besar. Nah, ukuran tidak teraturan ini di kenal dengan sistem entropi. Dimana entropi merupakan besaran termodinamika yang menyerupai perubahan dari setiap keadaan, dari keadaan awal hingga keadaan akhir sistem. Semakin tinggi entropi suatu sistem menunjukkan sistem semakin tidak teratur. Apabila sejumlah kalor di berikan pada suatu sistem dengan proses revesibel (dapat di balik arahnya) pada suhu konstan, maka besarnya perubahan entropi sistem memenuhi persamaan:

  ∆S: Q/T

Dimana:

∆S: Perubahan entalpi (J/K)

Q: Kalor yang di transfer pada proses reservibel (J)

T: Suhu mutlak (K)

SISTEM PADA TERMODINAMIKA

        Sistem merupakan tempat berlangsungnya reaksi termodinamika dan lingkungan semua yang berada di luar sistem. Keberadaan sistem dan lingkungan dalam termodinamika menjadi dasar yang penting dikarenakan termodinamika bekerja dengann memanfaatkan sistem dan lingkungan untuk dapat mengubah kalor menjadi energi lain. Sebagai contoh, cara kerja sebuah setrika. Panas dan segala sesuatu yang ada pada setrika disebut dengan sistem, sedangkan semua yang disekeliling setrika seperti pakaian itulah lingkungan. Dalam suatu sistem tertutup, perubahan energi dalam bisa berubah kalau suhunya berubah. Jika suhunya tidak berubah maka energi dalamnya tidak berubah.

 

Kesimpulan

        Untuk mempelajari termodinamika kita harus melakukan kajian terhadap hukum – hukum perubahan energi atau hukum-hukum termodinamika. Yang memiliki arti perubahan dari bentuk energi yang satu menjadi energi yang lain. Hal ini juga berkaitan dengan adanya energi yang di gunakan untuk melakukan usaha atau kerja, serta adanya perpindahan kalor atau panas dari benda-benda yang memiliki perbedaan suhu.

        Termodinamika menjadi ilmu yang mengkaji semua aspek dalam transfer panas yang mempengaruhi materi. Termodinamika juga melibatkan ilmu kimia dalam kajiannya. Sistem dan lingkungan menjadi hal yang penting dalam proses berlangsungnya termodinamika. Karena hal itu perlu memahamii konsep dasar dari keberadaan sistem dan lingkungan dalam termodinamika.

        Sistem menjadi tempat berlangsungnya termodinamika sedangkan lingkungan semua yang berada diluar sistem. Dan termodinamika diketahui memiliki flesibilitas antara sistem,batas dan lingkungan. Terdapat tiga sistem yang berlaku dalam termodinamika yaitu sistem terisolasi, sistem tertutup dan sistem terbuka. Semua sistem tersebut memiliki cara kerja yang berhubungan dengan kalor dan lingkungan.

        Kita ketahui, bahwa termodinamika merupakan fenomena yang sangat dekat dengan kehidupan kita sehari-hari. Semoga dengan adanya artikel ini kita mulai mulai berfikir lebih panjang dan lebih jauh lagi mengenai fenomena yang ada di sekitar kita.

DAFTAR PUSTAKA

Hidayat, Atep Afia. 2021. Termodinamika dan Perubahan Energi. Modul Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Indusrti. Jakarta. Universitas Mercu Buana.

Ismunandar. 2014. Kuliah Kimia Dasar 1 : Termodinamika Hukum I (lanjutan) dan Hukum II. Institut Teknologi Bandung. Dalam https://youtu.be/NilKh3R9Ayk

Cris. 2021. Termodinamika Kuliah 1 – Pendahuluan dan Konsep Dasar. Dalam https://www.youtube.com/watch?v=X4Fue4vcZ2k .

Tahir, Ikmal. 2012. Termodinamika Kimia (Kimia Fisik 1) Hukum Termodinamika Pertama. UGM. Dalam Microsoft PowerPoint - iqmal - kf1 - 04a - Energi dan Hukum Termodinamika ke satu [Compatibility Mode] (wordpress.com)