TERMODINAMIKA

TERMODINAMIKA

         A.    Pengertian Termodinamika

                        Ada beberapa pengertian dari Termodinamika:

1.      Termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas (boundary) serta lingkungan.

2.      Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara panas, kerja mekanik serta aspek-aspek lain dari energi dan perpindahannya.

3.      Termodinamika adalah suatu cabang ilmu fisika yang mempelajari hukum-hukum dasar yang dipatuhi oleh kalor dan usaha.

       B.     Sistem Termodinamika

                        Dalam fisika, dikenal 3 macam sistem sebagai berikut:

1.      Sistem Terbuka; ada pertukaran massa dan energi sistem dengan lingkungannya. Contoh: lautan, tumbuh-tumbuhan.

2.      Sistem Tertutup; ada pertukaran energi tetapi tidak terjadi pertukaran massa sistem dengan lingkungannya. Contoh: Green house ada pertukaran kalor tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.

3.      Sistem Terisolasi; tidak ada pertukaran massa dan energi sistem dengan lingkungan. Contoh: tabung gas yang terisolasi.

Suatu sistem dapat berupa seperangkat mesin, refrigerant pada mesin pendingin, uap air dalam turbin, jaringan otot makhluk hidup dan sebagainya. Jika pada sistem itu dapat terjadi pertukaran energi dengan lingkungannya, misalnya melalui konduksi, maka sistem itu disebut sebagai sistem termodinamika. Sebagai contoh, perhatikan sebuah panci tertutup yang penuh berisi air. Ketika panci dipanaskan diatas kompor, energi diberikan ke dalam air melalui peristiwa konduksi. Ketika air mendidih, air mampu mengangkat tutup panci. Peristiwa ini dapat kita jumpai pada saat kita memanaskan air. Dalam peristiwa ini keadaan air berubah, karena pada saat mendidih, volume, suhu dan tekanan berubah. Proses semacam ini dikenal sebagai proses termodinamika. Dalam sistem termodinamika, kita perlu mendefinisikan sistem dengan jelas. Misalnya, pada proses pemanasan air diatas, yang dimaksud sistem adalah air, tetapi tidak termasuk panci, tutup dan kompor.

Dalam proses termodinamika, kita perlu mengetahui besarnya panas Q yang ditambahkan ke sistem dan kerja W yang ditambahkan oleh sistem. Besaran Q dan W ini dapat bernilai positif, negative atau nol. Nilai Q posistif melambangkan aliran panas yang masuk ke dalam system, sedangkan Q negative melambangkan aliran panas yang keluar dari sistem. Nilai W positif melambangkan kerja yang dihasilkan oleh ekspansi gas, dan berkaitan dengan energi yang meningglkan sistem. Nilai W negative, seperti yang terjadi ketika gas mengalami kompresi, dimana kerja diberikan terhadap gas oleh lingkungannya, melambangkan kerja yang dilakukan terhadap sistem. Kita akan menggunakan perjanjian tanda ini secara konsisten.

4.      lautan, tumbuh-tumbuhan.

5.      Sistem Tertutup; ada pertukaran energi tetapi tidak terjadi pertukaran massa sistem dengan lingkungannya. Contoh: Green house ada pertukaran kalor tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.

6.      Sistem Terisolasi; tidak ada pertukaran massa dan energi sistem dengan lingkungan. Contoh: tabung gas yang terisolasi.

Suatu sistem dapat berupa seperangkat mesin, refrigerant pada mesin pendingin, uap air dalam turbin, jaringan otot makhluk hidup dan sebagainya. Jika pada sistem itu dapat terjadi pertukaran energi dengan lingkungannya, misalnya melalui konduksi, maka sistem itu disebut sebagai sistem termodinamika. Sebagai contoh, perhatikan sebuah panci tertutup yang penuh berisi air. Ketika panci dipanaskan diatas kompor, energi diberikan ke dalam air melalui peristiwa konduksi. Ketika air mendidih, air mampu mengangkat tutup panci. Peristiwa ini dapat kita jumpai pada saat kita memanaskan air. Dalam peristiwa ini keadaan air berubah, karena pada saat mendidih, volume, suhu dan tekanan berubah. Proses semacam ini dikenal sebagai proses termodinamika. Dalam sistem termodinamika, kita perlu mendefinisikan sistem dengan jelas. Misalnya, pada proses pemanasan air diatas, yang dimaksud sistem adalah air, tetapi tidak termasuk panci, tutup dan kompor.

Dalam proses termodinamika, kita perlu mengetahui besarnya panas Q yang ditambahkan ke sistem dan kerja W yang ditambahkan oleh sistem. Besaran Q dan W ini dapat bernilai positif, negative atau nol. Nilai Q posistif melambangkan aliran panas yang masuk ke dalam system, sedangkan Q negative melambangkan aliran panas yang keluar dari sistem. Nilai W positif melambangkan kerja yang dihasilkan oleh ekspansi gas, dan berkaitan dengan energi yang meningglkan sistem. Nilai W negative, seperti yang terjadi ketika gas mengalami kompresi, dimana kerja diberikan terhadap gas oleh lingkungannya, melambangkan kerja yang dilakukan terhadap sistem. Kita akan menggunakan perjanjian tanda ini secara konsisten.