TERMODINAMIKA
TERMODINAMIKA
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and
dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan
kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik
di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses
perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan
dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena
alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada
termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika
adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan".
Proses termodinamika
bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang. Karena termodinamika
tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika
setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat
umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau
sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana
seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di
antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang
emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekaran ini tentang termodinamika
benda hitam.
Konsep dasar dalam termodinamika
Konsep dasar dalam termodinamika
Pengabstrakan dasar
atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh
kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam
pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi
subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem
yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan
jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter.
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:
1. sistem terisolasi:
tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari
sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
2. 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.
- pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
- pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
3. 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
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.
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.
Hukum Termodinamika
Hukum Termodinamika
Hukum pertama
Termodinamika adalah bentuk lain dari hukum kekekalan energi yang diaplikasikan
pada perubahan energi dalam yang dialami oleh suatu sistem.
Maka :
- Sistem adalah sejumlah
zat dalam suatu wadah, yang menjadi pusat perhatian untuk dianalisis.
- Lingkungan adalah
segala sesuatu diluar sistem.
- Batas , perantara
lingkungan dan sistem.
Pengertian Usaha,
Kalor dan Energi.
Kalor = Usaha, yaitu hanya muncul juka
terjadi perpindahan energi antara system dan lingkungan . Kalor muncul ketika
energi dipindahkan akibat adanya perbedaan suhu atau perubahan wujud zat.
Energi terbagi atas dua yaitu energi dalam
dan energi luar , dibawah ini beberapa asumsi mengenai energi tersebut.
- Energi kinetik dan energi potensial =
energi luar ( external energy )
- Energi yang tidak nampak dari luar adalah energi dalam.
- Energi dalam berhubungan dengan aspek mikroskopik zat.
- Jumlah energi kinetic dan energi potensial yang berhubungan dengan atom –atom atau molekul – molekul zat disebut energi dalam.
- Energi yang tidak nampak dari luar adalah energi dalam.
- Energi dalam berhubungan dengan aspek mikroskopik zat.
- Jumlah energi kinetic dan energi potensial yang berhubungan dengan atom –atom atau molekul – molekul zat disebut energi dalam.
Oleh karena itu, pengertian dari energi
dalam adalah suatu sifat mikroskopik zat, sehingga tidak dapat diukur secara
langsung. Yang dapat diukur secara tidak langsung adalah perubahan energi dalam
(notasi ) , yaitu ketika suatu system berubah dari keadaan awal ke keadaan
akhir.
Secara Sistematis
Perubahan Energi Dalam
delta U = U2-U1
Perubahan Energi Dalam
u = u(vT)
Dimana :
du : perubahan energi dalam (kJ/kg)
cv : panas spesifik pada volume konstan
(0,707kJ/kg.K)
dT : perubahan suhu (K)
Formulasi Usaha
Proses Isobarik adalah proses yang terjadi
pada tekanan tetap.
Secara Sistematis
Secara Sistematis
Usaha pada proses Isobarik
W = p . deltaV = p ( V2 - V1 )
Rumus pada persamaan diatas hanya dapat
digunakan untuk menghitung usaha gas pada tekanan tetap (proses Isobarik). Jika
tekanan gas berubah, usaha W harus dihitung dengan cara integral. Secara umum,
usaha dihitung dengan cara integral berikut.
Rumus umum Usaha
W = V1 - V2 pdV
Oleh Karena itu, jika grafik tekanan
terhadap Volume diberikan , maka arti geometris dari persamaan adalah luas
dibawah kurva.
Usaha dalam proses siklus
Pengertian usaha dalam proses siklus ialah
usaha yang dilakukan oleh atau pada system gas yang menjalani suatu proses
siklus sama dengan luas daerah yang dimuat oleh siklus tersebut.
Hukum-hukum Dasar Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di
dalam sistem termodinamika, yaitu:
Hukum Awal (Zeroth Law)
Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam
keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang
satu dengan lainnya.
Hukum Pertama Termodinamika
Hukum ini terkait dengan 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.
Energi dalam suatu system berubah dari
nilai awal U1 ke nilai akhir U2 sehubungan dengan kalor Q dan usaha W, Maka ;
Oleh karena itu, Hukum Pertama termodinamika berbunyi, energi dalam suatu system berubah dari nilai U2 sehubungan dengan kalor Q dan usaha W; dimana Q adalah positif jika system memperoleh kalor dan negative jika kehilangan kalor, usaha W positif jika usaha dilakukan oleh system dan negative jika usaha dilakukan pada system.Hukum kedua Termodinamika
Oleh karena itu, Hukum Pertama termodinamika berbunyi, energi dalam suatu system berubah dari nilai U2 sehubungan dengan kalor Q dan usaha W; dimana Q adalah positif jika system memperoleh kalor dan negative jika kehilangan kalor, usaha W positif jika usaha dilakukan oleh system dan negative jika usaha dilakukan pada system.Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait
dengan entropi.
Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika
terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu,
mendekati nilai maksimumnya.
Maka, Hukum Kedua Termodinamika berbunyi, tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata – mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu sumber pada suhu tertentu seluruhnya menjadi energi mekanik.
Maka, Hukum Kedua Termodinamika berbunyi, tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata – mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu sumber pada suhu tertentu seluruhnya menjadi energi mekanik.
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.
Selamat Belajar ya.....
File ppt bisa dipelajari di SINI
by Rohman
0 komentar:
Posting Komentar