Pengertian
Termodinamika adalah cabang ilmu
fisika yang mempelajari kalor dan usaha. Berasal dari kata therme yang berarti kalor dan dynamics
yang berarti kakas atau gaya. Jadi termodinamika berarti kemampuan benda panas
menghasilkan usaha. Sekarang pengertian termodinamika berkembang menjadi ilmu
yang mempelajari energi beserta perubahannya dan hubungan antara sifat-sifat
fisis materi.
Aplikasi
Termodinamika
Aplikasi termodinamika dalam
kehidupan sehari-hari sangat banyak dan setiap saat selalu berkembang. Secara
alamiah dapat dilihat bagaimana energi dapat diubah menjadi kerja yang
bermanfaat bagi manusia. Kemampuan manusia menciptakan mesin-mesin yang mampu
mengubah kalor menjadi kerja sangat membantu dalam memenuhi kebutuhan energi.
Sebagai contoh penerapan prinsip dan metode termodinamika dapat dilihat pada
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), PLTN, refrigerator, mesin kalor, roket
dan lain-lain.
Sistem
Termodinamika
Setiap penerapan hukum pertama pada
suatu bagian diskrit dari alam semesta memerlukan definisi sistem dan lingkungannya.
Sistem adalah sejumlah zat yang dibatasi oleh dinding tertutup. Yang dimaksud
dengan zat di sini dapat berupa zat padat, cair atau gas, dapat pula dipol
magnet, energi radiasi, foton dan lain-lain. Dinding yang membatasi sistem
dapat dengan lingkungan dapat dinyatakan nyata atau imajiner, dapat diam atau
bergera, dapat berubah ukuran atau bentuknya. Segala sesuatu di luar sistem
yang mempunyai pengaruh langsung terhadap sistem disebut lingkungan. Suatu sistem dengan lingkungannya disebut dengan
semesta (universe).
Berdasarkan hubungan antara sistem
dengan lingkungannya, sistem dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:
- Sistem
Terisolasi, yaitu
bila antara sistem dengan lingkungannya tidak terjadi
pertukaran energi dan materi.
- Sistem
Tertutup, yaitu
bila antara sistem dan lingkungannya hanya dapat dipertukarkan
energi, materi tidak dapat menembus sistem tersebut.
- Sistem
Terbuka, bila
antara sistem dan lingkungan dapat dipertukarkan energi
maupun materi.
Makroskopik versus Mikroskopik
Pada umumnya terdapat dua pandangan
yang bisa diambil untuk menyelidiki karakteristik sistem dan interaksinya
dengan lingkungan, yaitu pandangan makroskopik
dan pandangan mikroskopik.
Misalnya kita mempunyai silinder
mesin mobil yang diisi campuran hidrokarbon dan udara. Setelah campuran
tersebut dibakar menghasilkan gas-gas yang diperikan dengan senyawa kimia
tertentu. Pernyataan mengenai jumlah zat ini merupakan pemerian komposisi sistem itu. Setiap saat sistem
yang diperikan dengan komposisi tersebut akan menempati volume yang ditentukan oleh kedudukan piston. Kuantitas lain yang
dapat digunakan untuk memerikan sistem tersebut adalah tekanan dan temperatur.
Jadi dengan demikian untuk memerikan sistem campuran hidrokarbon dalam silinder
piston dengan empat kuantitas: komposisi, volume, tekanan dan temperatur.
Kuantitas ini diacu sebagai ciri umum dari sistem dan merupakan pemerian
makroskopik.
Sistem di atas dapat pula diperikan
berdasarkan pandangan mikroskopik. Menurut mekanika statistik, sistem
diandaikan terdiri atas sejumlah besar N molekul, masing-masing dapat ada dalam
keadaan yang energinya E. Molekul ini dianggap saling berinteraksi melalui
tumbukan atau melalui gaya yang ditimbulkan oleh medan. Konsep peluang
diterapkan, dan keadaan setimbang sistem dianggap sebagai keadaan dengan peluang
terbesar. Lebih lanjut bagaimana pemerian secara mikroskopik sistem tersebut
akan dipelajari dalam mekanika statistik.
Keseimbangan Termodinamik
Pada umumnya suatu sistem berada
dalam keadaan sembarang. Ini berarti bahwa dalam sistem tersebut terdapat perbedaan
suhu antara bagian-bagiannya, terdapat variasi tekanan dan reaksi kimia.
Apabila sistem itu ditunggu beberapa saat dapatlah terjadi hal-hal berikut:
Apabila perbedaan suhu hilang, maka
dapat dikatakan sistem berada dalam keseimbangan termal. Jika variasi tekanan
hilang, sistem dapat dikatakan berada dalam keseimbangan mekanik. Dan apabila
sudah tidak terdapat lagi reaksi kimia pada sistem itu, dikatakan telah terjadi
keseimbangan kimia. Jika ketiga macam keseimbangan telah tercapai, maka dapat dikatakan
sistem dalam keseimbangan termodinamik.
Proses
Ketika suatu sistem tertutup
bergeser dari keseimbangan, sistem ini menjalani sebuah proses, selama itu sifat-sifat sistem berubah sampai keadaan
seimbang yang baru tercapai. Selama proses tersebut, sistem dapat berinteraksi
dengan lingkungannya agar dapat menukar kalor atau usaha yang menghasilkan
perubahan yang diinginkan dalam sistem atau lingkungan.
Proses termodinamika dapat
didefinisikan sebagai energetik evolusi sistem termodinamika yang berubah dari
keadaan awal ke keadaan akhir. Biasanya, setiap proses termodinamika dibedakan
dari proses lainnya, berdasarkan karakteristik energinya, menurut parameter
yang tetap misalnya suhu, tekanan, atau volume, dll. Proses termodinamika ada
enam yang paling umum yaitu:
1. Proses isobarik terjadi pada tekanan konstan.
2. Proses isochorik, atau proses isometrik/isovolumetrik,
terjadi pada volume konstan.
3. Proses isotermal terjadi pada suhu konstan.
4. Proses isentropik terjadi pada entropi konstan.
5. Proses isenthalpik terjadi pada entalpi konstan.
6. Proses adiabatik terjadi tanpa kehilangan atau mendapatkan panas.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar