Termodinamika adalah satu cabang fisika teoritik yang berkaitan
dengan hukum-hukum pergerakan
panas,dan perubahan dari panas menjadi bentuk-bentuk energi
yang lain.Istilah ini diturunkan dari bahasa yunani Therme (panas) dan dynamis (gaya).Cabang ilmu ini berdasarkan pada dua prinsip dasar yang
aslinya diturunkan dari eksperimen,tapi kini dianggap
sebagai aksiom.prinsip pertama adalah hukum kekekalan
energi,yang mengambil bentuk hukum kesetaraan panas dan
kerja.Prinsip yang kedua menyatakan bahwa panas itu sendiri tidak dapat mengalir dari benda yang lebih dingin ke benda yang lebih panas tanpa
adanya perubahan dikedua benda tersebut.
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagad raya yang diperhitungkan.semua batasan yang nyata atau
imajinasi memisahkansistem dengan jagad raya,yang disebut
lingkungan.
Ada
tiga jenis sistem termodinamika berdasarkan jenis
pertukaran yang terjadi antara
sistem dan lingkungan:
Sistem ini tidak terjadi pertukaran panas,benda atau kerja dengan lingkungan.Contoh dari sistem terisolasi adalah
wadah terisolasi,seperti tabung gas terisolasi.
Pada sistem ini terjai pertukaran energi tapi tidak terjadi
pertukaran benda dengan
lingkungan.Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup dimana 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 adibiatik yaitu tidak diperbolehkan
pertukaran panas sedangkan pembatas rigid yaitu tidak
memperbolehkan pertukaran kerja.
Pada sistem ini terjadi pertukaran energi dan benda dan lingkungannya.sebuah pembatas memperbolehkan
pertukaran benda disebutpermeabel.Samudra merupakan
contoh dari sistem terbuka.
Ketika sistem
dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan,ini
disebut dalam
keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodnamika tertentu,banyak sifat dari sistem di spesifikasikan.Properti ini tidak bergantung dengan
jalur dimana sistem ini membentuk keadaan
tersebut,disebut fungsi keadaan dari sistem.Bagian selanjutnya
dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti,yang merupakan fungsi keadaan.
Hukum –hukum termodinamika pada prinsipnya menjelaskan peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses
termodinamika.Terdapat 4 hukum dasar yang berlaku di
dalam sistem termodinamika,yaitu:
Termodinamika
hukum ini menyatakan bahwa apabila dua buah benda yang berada didalam kesetimbangan thermal
digabungkan dengan sebuah benda lain,maka
ketiga-tiganya berada dalam
kesetimbangan thermal.
Hukum
termodinamika pertama berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan tetapi dapat dikonversi dari suatu
bentu ke bentuk yang lain”.Hukum pertama adalah prinsip
kekekalan energi yang memasukan kalor sebagai model
perpindahan energi.Menurut hukum pertama,energi didalam
suatu benda dapat ditingkatkan dengan cara menambahkan kalor ke benda atau dengan melakukan usaha pada benda.Hukum pertama tidak
membatasi arah perpindahan kalor yang dapat terjadi.
Aplikasi : Mesin-mesin pembangkit
energi dan pengguna energi.Semuanya hanya mentransfer dengan berbagai
cara.
Termodinamika hukum kedua terkait dengan entropi.Entropi adalah tingkat keacakan energi.Hukum ini menyatakan bahwa
total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi
cenderung untuk meningkatkan waktu,mendekati nilai
maksimumnya.
Aplikasi : kulkas harus mempunyai pembuang panas dibelakangnya,yang suhunya lebih tinggi dari udara sekitar.Karena jika
tidak panas dari isi kulkas tidak bisa terbuang keluar.
Hukum termodinamika ketiga terkait dengan temperatur nol absolut.Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu
sistem mencapai temperatur nol absolut,semua proses akan berhenti da entropi sistem akan mendekati nilai minimum.Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi
benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut
bernilai nol.
Aplikasi : kebanyakan logam bisa menjadi superkonduktor pada
suhuyang sangat rendah,karena
tidak banyak acakan gerakan kinetik
dalam skala mokuler yang mengganggu aliran elektron.
Penerapan
Hukum Termodinamika Pertama pada Beberapa proses
Termodinamika
Dalam proses
ini,suhu sistem dijaga agar selalu konstan.Suhu gas ideal
berbanding lurus
dengan energi dalam gas ideal.
dan tekanan sistem
berubah penjadi (tekanan sistem berkurang).
Dalam
proses adibiatik,tidak ada kalor yang ditambahkan pada sistem atau meninggalkan sistem (Q = O).Proses adibiatik
bisa terjadi pada sistem tertutup yang terisolasi dengan
baik.Untuk sistem tertutup yang terisolasi dengan
baik,biasanya tidak ada kalor yang dengan
seenaknya mengalir kedalam sistem atau meninggalkan
sistem.Proses adibiatik juga bisa
terjadi pada sistem
tertutup yang tidak terisolasi.Proses dilakukan dengan
sangat cepat
sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju sistem atau
meninggalkan
sistem.
Dalam prose
isokorik,volume sistem dijaga agar selalu konstan.Karenavolume
sistem selalu konstan.Maka sistem tidak bisa melakukan
kerjapada lingkungan.Demikian juga sebaliknya,lingkungan tidak
bisa melakukan kerja pada sistem.
Dalam
proses isobarik,tekanan sistem dijaga agar selalu konstan.Karena yang konstan adalah tekanan,maka perubahan energi
dalam (del U),kalor (Q),dan kerja (W) pada proses
isobarik tidak ada yang bernilai nol.Dengan demikian,Persamaan
hukum pertama termodinamika tetep utuh seperti semula.
Kita bisa menerapkan hukum pertama termodinamika pada manusia agar dapat bertahan hidup.Setiap mahluk hidup,baik
manusia,hewan atau tumbuhan tentu saja membutuhkan
energi.Kita tidak bisa belajar,jalan-jalan,jika kita tidak berdaya karena kekurangan energi.
Entropi dan
Hukum-hukum termodinamika kedua.
Hukum termodinamika kedua menyatakan bahwa
kondisi-kondisi alam selalu
mengarah kepada ketidak aturan atau hilangnya informasi.Hukum ini juga dikenalsebagai “Hukum Entropi”.Entropi adalah selang ketidakteraturan
dalam suatu sistem.Entropi sistem meningkat ketika suatu
keadaan yang teratur,tersususn dan terencana menjadi
lebih tidak teratur,tersebar dan tidak terencana.Semakin tidak
teratur,semakin tinggi pula entropinya.Hukum entropi menyatakan bahwa seluruh alam semesta bergerak menuju keadaan yang semakin tidak
teratur,tidak terencana,dan tidak terorganisir.
Hukum
ini disempurnakan pada tahun 1877 oleh Ludwig Boitzmann.Dalam versinya,entropi nampak sebagai fungsi peluang
darisatu keadaan,semakin tinggi peluang suatu
keadaan,semakin tinggi pula entropinya.Dalam versi
ini,semua sistem cenderung menuju satu keadaan setimbang.Dengan
demikia,ketika suatu benda panas ditempatkan berdampingan dengan sebuah benda dingin,energi akan mengalir dari yang panas ke
yang dingin,sampai mereka mencapai keadaan
setimbang,yaitu memiliki suhu yang sama.
Konsep ini diperkenalkan oleh Rudolf Clausius pada abad ke
19,seorang fisikawan dan
matematikawan jerman,untuk mengukurpelepasan energi menjadi anas danfriksi.Clausius mendefinisikan entropi yang muncul dalam
proses termal sebagai energi yang dihamburkan dan
dipisahkan oleh temperatur pada saat proses berlansung.
Seorang fisikawan Australia Ludwig Boltzmann pada awal abad ke-20 memberi arti baru pada konsep entropi dan menetapkan
hubungan antara entropi dan keteraturan molekular.Konsep
keteraturan yang diperkenalkan oleh Boltzmann adalah konsep termodinamika ,dimana molekul-molekul berada
dalam gerak yang konstan. Definisi keteraturan di dalam
termodinamika berbeda sekali dengan pengertian-pengertian
kaku mengenai keteraturan dan kesetimbangan dalam
mekanika Newtonian.
TRM KASIH INFONYA...
BalasHapus