ILMUPELAJARAN.COM Kumpulan Informasi Bermanfaat
Pengertian Termodinamika, Prinsip, Sistem, Keadaan & Hukum Dasar. Penjelasan teori termodinamika, hukum modinamika, prinsip, keadaan dan sistem termodinamika. Umumnya kita memahami termodinamika sebagai kinerja fisika energi. Namun bukan hanya berhenti sampai disitu. Kita dapat mendapatkan informasi mengenai termodinamika jauh lebih luas dan dalam. Mari kita bahas.
Pengertian Termodinamika
Termodinamika berasal dari bahasa Yunani: thermos = ‘panas’ and dynamic = ‘perubahan’). Jadi pengertian termodinamika adalah fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Ilmu Termodinamika adalah ilmu yang menggambarkan usaha dalam kegiatannya mengubah kalor. Kalor adalah energi panas yang perpindahan energinya disebabkan dari perbedaan suhu. Kalor diubah menjadi energi beserta dengan sifat-sifat pendukung didalamnya. Termodinamika memiliki hubungan yang erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan juga kespontanan proses.
Termodinamika juga memiliki hubungan erat dengan mekanika statis. Salah satu cabang ilmu Fisika ini juga mempelajari mengenai pertukaran energi yang berbentuk kalo. Penerapan dan aplikasi termodinamika juga dapat ditemui dan terjadi pada tubuh manusia. Sebagai contoh ketika kita meniup kopi panas dan juga memakai perkakas elektronik. Kegiatan-kegiatan ini adalah peristiwa termodinamika yang dapat kita temui di kehidupan sehari-hari kita.
BACA JUGA: PENGERTIAN GAYA, HUKUM NEWTON DAN JENIS GAYA
Prinsip Termodinamika
Kita dapat mengetahui manfaat penerapan prinsip-prinsip ilmu termodinamika meliputi Mekanika, Panas dan Kalkulus Diferensial yang dapat diterapkan pada ilmu-ilmu pengetahuan lain yang juga tidak kalah bermanfaat bagi kehidupan manusia. Jika ditemukan sebuah masalah pada ilmu termodinamika dapat dilakukan penyelesaian melalui beberapa tahapan, yakni:
Problem Statement
Ini adalah tahapan pertama dalam penyelesaian permasalahan ilmu termodinamika. Pada tahap ini, kita diharuskan untuk mengetahui dan menyebutkan apa saja masalahnya. Selain itu, pencarian kata kunci juga menjadi poin paling penting dalam penyelesaian. Semua yang diketahui harus dimengerti secara jelas supaya kita benar-benar maksimal dalam penyelesaian masalah yang dihadapi.
Schematic
Langkah selanjutnya adalah pembuatan skema. Dimana ini dapat juga dilakukan dengan pembuatan gambar, duplikat sistem berupa gambar yang mirip seperti nyatanya dari sistem yang di dalamnya terjadi masalah. Informasi yang di dapatkan kemudian dituliskan pada skema tersebut. Hal yang tak kalah penting adalah pengecekan mengenai apa saja yang tidak berubah. Dapat dilihat melalui suhu, tekanan udara dan lain sebagainya. Pemberian tanda pada skema juga menjadi salah satu hal yang harus dilakukan demi tercatatnya semua perubahan yang terjadi.
Assumtions and Approximations
Asumsi dan pendekatan dapat dilakukan ketika melakukan penyelesaian masalah termodinamika. Ini sangat berguna karena dapat menyederhanakan permasalahan yang ditemui. Namun harus tetap dicantumkan alasan yang benar-benar kuat.
Physical Laws
Dengan mencantumkan hukum-hukum dan prinsip fisika yang memiliki hubungan kuat dengan permasalahan yang ditemui, kita akan dapat mengatasinya sesuai dengan referensi yang ada.
Properties
Ini adalah penentuan sifat-sifat yang diketahui dan juga diperlukan dalam proses penyelesaian permasalahan termodinamika yang ditemui. Kita akan mendapatkan informasi yang berasal dari hubungan antar sifat ataupun dari tabel.
Calculation
Ini adalah tahap penghitungan. Dimana nilai-nilai yang telah diketahui dimasukkan ke dalam persamaan-persamaan yang terkait dan telah ditentukan sebelumnya.
Reasoning, Verification and Discussion
Pengecekan akan selalu dilakuan terhadap hasil yang telah didapatkan. Hasil yang baik adalah yang beralasan dan intuitif. Pengecekan ini juga harus dilakukan terutama pada asumsi-asumsi yang ada pada tahap ketiga.
Sistem Termodinamika
Adanya termodinamika juga diikuti dengan sistem termodinamika yang juga pantas untuk diperhitungkan. Sebuah batasan nyata ataupun fiktif dapat menjadi pemisah sistem dengan dunia. Kita biasa menyebutnya dengan lingkungan. Klasifikasi pada sistem termodinamika berdasar pada sifat batas sistem dengan lingkungan dan juga perpindahan materi, kalor dan entropi yang terjadi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem termodinamika jika kita melihat berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi di antara sistem dan lingkungan:
Sistem Tertutup
Sistem yang pertama adalah sistem tertutup. Pada sistem ini terjadi pertukaran energi antara panas dan kerja, namun tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungannya.
Sistem Terisolasi
Sistem selanjutnya adalah sistem terisolasi. Pada sistem ini tidak ada kegiatan untuk saling bertukar panas, pada benda atau kerja dengan lingkungan sekitarnya. Pada analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke dalam sebuah sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem tersebut.
Sistem Terbuka
Sistem terbuka adalah sistem yang didalamnya terjadi pertukaran energi baik panas maupun kerja. Serta benda-benda dengan lingkungannya. Pembatas yang memperbolehkan pertukaran benda dapat disebut sebagai permeabel.
Di kehidupan kita sehari-hari, sebuah sistem tidak akan dapat terisolasi secarah penuh dari lingkungan. Ini dikarenakan bahwa pasti akan terjadi sedikit pencampuran walaupun pencampuran itu hanya sedikit, semisal sedikit penarikan gravitasi.
BACA JUGA: PENGERTIAN SUHU DAN KALOR SERTA MACAM RAGAM TERMOMETER
Keadaan Termodinamika
Ketika sebuah sistem dalam keadaan yang seimbang berada dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut sebagai keadaan pasti atau keadaan sistem. Pada keadaan termodinamika tertentu, banyak sekali sifat yang diseleksi dari sistem yang telah dispesifikasikan. Properti-properti yang tidak tergantung pada jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem.
Bagian selanjutnya yang ada pada seksi ini hanya akan mempertimbangkan bagian properti, ini juga yang menjadi fungsi keadaan. Minimal jumlah properti yang harus dispesifikasikan sebagai penjelas keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang akan berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal yang sudah ditentukan tersebut. Pengembangan hubungan yang terjadi diantara properti dari keadaan yang memiliki perbedaan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.
Hukum Dasar Termodinamika
Pada sub bab ini kita akan membahas lebih jauh mengenai hukum termodinamika, mulai dari hukum awal termodinamika (zeroth law), hukum pertama termodinamika, hukum kedua termodinamika, dan yang terakhir adalah hukum ketiga termodinamika. Mari kita pelajari satu per satu.
Hukum Awal Termodinamika
Kita juga dapat menyebutnya sebagai Zeroth Law. Hukum awal berisi pernyataan bahwa dua sistem yang sedang berada dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiga sistem itu dalam keadaan yang juga saling setimbang satu dengan lainnya.
Hukum Pertama Termodinamika
Hukum pertama muncul setelah hukum awal termodinamika. Dalam hukum ini, juga masih sama terkait dengan kekekalan energi. Hukum pertama termodinamika berisi mengenai perubahan energi yang berasal dari dalam suatu sistem termodinamika tertutup, akan memiliki total yang sama dari jumlah energi kalor yang disuplai ke sistem dan kerja yang dilakukan kepada sistem.
Hukum Kedua Termodinamika
Hukum kedua yang membahas mengenai termodinamika memiliki keterkaitan dengan entropi. Hukum kedua termodinamika adalah berupa pernyataan hasil eksperimental yang dikeluarkan oleh dua peneliti populer yaitu Clausius dan Kelvin Planck:
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.
Tidak mungkin suatu sistem beroperasi dalam siklus termodinamika dan memberikan sejumlah netto kerja kesekeliling sambil menerima energi panas dari satu reservoir termal. Total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya hal ini disebut dengan prinsip kenaikan entropi.
Hukum Ketiga Termodinamika
Hukum ketiga dari termodinamika membahas mengenai keterkaitannya dengan temperatur nol absolut. Hukum ketiga termodinamika ini menyatakan bahwa ketika suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, maka semua proses yang dilakukan akan berhenti dan entropi pada sistem akan mendekati nilai minimum. Pada hukum ini juga memuat pernyataan bahwa entropi benda memiliki struktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut yang bernilai nol.
