Keadaan, Semua Lengkap
Pengertian Termodinamika
Jadi, ilmu ini menggambarkan usaha untuk mengubah kalor
(perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta
sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi,
panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.
Selain itu, Termodinamika juga berhubungan dengan mekanika statik.
Cabang ilmu Fisika ini mempelajari suatu pertukaran energi dalam bentuk kalor
dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan. Aplikasi dan penerapan Termodinamika
bisa terjadi pada tubuh manusia, peristiwa meniup kopi panas, perkakas
elektronik, Refrigerator, mobil, pembangkit listrik dan industri, adalah
peristiwa Termodinamika yang paling dekat dengan kehidupan sehari-hari.
Prinsip-Prinsip Termodinamika
Penerapan prinsip-prinsip
termodinamika yang meliputi Mekanika, Panas dan Kalkulus Diferensial pada ilmu
pengetahuan lain.
penyelesaian suatu
masalah/problema secara termodinamika dilakukan melalui beberapa tahapan,yaitu:
- Formulasi problem ke dalam
besaran & bentuk termodinamika. Hal ini yang dikatakan sebagai
mengubah bahasa dalam problem ke dalam bahasa termodinamika, kemudian
merumuskannya dengan menggunakan besaran-besaran termodinamika.
- Evaluasi sifat dan fungsi
termodinamika, berarti melakukan analisis terhadap formulasi yang telah
disusun pada langkah pertama (1). Tahap ini membutuhkan pemahaman
pengetahuan termodinamika yang memadai agar tidak terjadi kesalahan
persepsi terhadap arah atau tujuan problema tersebut.
- Penyelesaian problem
termodinamika. Pada tahap ini dibutuhkan dukungan pengetahuan
matematika/kalkulus (deferensial, integral) sehingga dapat diperoleh
jawaban yang valid atau,bisa,dipertanggung,jawabkan.
Ketiga langkah penyelesaian termodinamika tersebut harus berpijak pada dalil-dalil atau kaidah-kaidah dalam termodinamika.
Intinya, prinsip termodinamika sebenarnya yaitu hal alami yang
terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan
teknologi, termodinamika direkayasa sedemikian rupa sehingga menjadi suatu
bentuk mekanisme yang bisa membantu manusia dalam kegiatannya. Aplikasi
termodinamika yang begitu luas dimungkinkan karena adanya perkembangan ilmu
termodinamika sejak abad 17. Pengembangan ilmu termodinamika dimulai dengan
pendekatan makroskopik yakni perilaku umum partikel zat yang menjadi media
pembawa energi.
Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang
diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem
dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika
berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor
dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
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.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya
dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya
penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi,
energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.
Keadaan Termodinamika
Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang
ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem). Untuk
keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan.
Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk
keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam
seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut. Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut. Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.
Hukum Dasar Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang
berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:
- Hukum Awal (Zeroth Law)
Termodinamika
Hukum awal menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya. Hukum ini dimasukkan setelah hukum pertama.
- Hukum Pertama
Termodinamika
Hukum yang sama juga terkait dengan kasus 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. Hukum ini dapat diuraikan menjadi
beberapa proses, yaitu proses dengan Isokhorik, Isotermik, Isobarik, dan juga
adiabatik.
- Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Tidak ada bunyi
untuk hukum kedua termodinamika yang ada hanyalah pernyataan kenyataan
eksperimental yang dikeluarkan oleh kelvin-plank dan clausius.
Pernyataan clausius: tidak mungkin suatu sistem apapun bekerja sedemikian rupa sehingga hasil satu-satunya adalah perpindahan energi sebagai panas dari sistem dengan temperatur tertentu ke sistem dengan temperatur yang lebih tinggi.
Pernyataan kelvin-planck: tidak mungkin suatu sistem beroperasi dalam siklus termodinamika dan memberikan sejumlah netto kerja kesekeliling sambil menerima energi panas dari satu reservoir termal.(sumber Fundamentals of engineering thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. – 6th ed. – 2007 – Wiley) Bab5).
Total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya hal ini disebut dengan prinsip kenaikan entropi” merupakan korolari dari kedua pernyataan diatas (analisis Hukum kedua termodinamika untuk proses dengan menggunakan sifat entropi)(sumber Fundamentals of engineering thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. – 6th ed. – 2007 – Wiley) Bab6).
Pernyataan clausius: tidak mungkin suatu sistem apapun bekerja sedemikian rupa sehingga hasil satu-satunya adalah perpindahan energi sebagai panas dari sistem dengan temperatur tertentu ke sistem dengan temperatur yang lebih tinggi.
Pernyataan kelvin-planck: tidak mungkin suatu sistem beroperasi dalam siklus termodinamika dan memberikan sejumlah netto kerja kesekeliling sambil menerima energi panas dari satu reservoir termal.(sumber Fundamentals of engineering thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. – 6th ed. – 2007 – Wiley) Bab5).
Total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya hal ini disebut dengan prinsip kenaikan entropi” merupakan korolari dari kedua pernyataan diatas (analisis Hukum kedua termodinamika untuk proses dengan menggunakan sifat entropi)(sumber Fundamentals of engineering thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. – 6th ed. – 2007 – Wiley) Bab6).
- 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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar