Oleh : Debi kurniawan ( @W05-DEBI )
Abstrak :
Energi menjadi sebuah ungkapan yang sungguh biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari masakan, minuman, olahraga, Kesehatan, bahkan hingga pada industry dan pembangkit listrik. Sering kita mendengar ungkapan energi, namun apakah kita benar-benar mengerti apa itu energi? Jenis-jenis energi?, dalam hal ini saya menjajal untuk menawarkan sedikit pengertian konsep dasar energi dalam termodinamika secara sederhana.
Kata kunci : Energi, Kalor, Hukum I dan II Termodinamika
Definisi Sederhana
Secara sederhana, definisi dari energi itu sendiri yakni kesanggupan untuk menciptakan usaha. Jika dalam ilmu fisika, suatu usaha dapat diartikan sebagai gaya yang dikerjakan untuk melaksanakan oemindahan suatu benda sejauh karak tertentu. Sehingga dengan kata lain, segala sesuatu yang berpindah menunjukan kepemilikan terhadap suatu energi.Akan tetapi, bukan memiliki arti jika tidak ada perpindahan, menerangkan tidak adanya energi.
Kalor adalah perpindahan energi termal. Kalor mengalir dari satu bab tata cara yang suhunya lebih tinggi ke metode yang suhunya lebih rendah. Ketika metode yang suhunya lebih tinggi bersentuhan dengan tata cara yang suhunya lebih rendah, maka partikel-partikel dalam kedua metode tersebut bertumbukan. Sedangkan kerja ialah tata cara yang mengalami pergeseran akibat beraksinya gaya. Jika hasil tata cara secara keseluruhan menimbulkan gaya pada lingkungannya dan terjadi pergantian, maka kerja yang dilakukan oleh metode atau pada metode disebut kerja eksternal.
Awalnya kalor dianggap selaku zat alir (fluida) tanpa bobot dan tidak mampu dilihat. Kalor timbul jikalau ada materi yang dibakar. Kalor dapat berpindah dari benda yang satu ke benda yang lain dengan cara konduksi, konveksi, dan atau radiasi.
Seperti pengalaman Count Rumford dan Sir James Prescott Joule dalam pengeboran laras meriam dan percobaan-percobaannya, mampu ditarik kesimpulan bahwa energi mekanik terus menerus berubah wujudnya menjadi kalor. Hal ini berarti terdapat kesetaraan antara energi mekanik dengan kalor. Dalam percobaannya Joule memperoleh, bahwa 4,186 joule (J) setara dengan 1 kalori. Kaprikornus 1,000 kal = 4,186 J.
Terjadinya proses perubahan energi mekanik menjadi kalor menjadi salah satu teladan adanya keteapan energi dan sebaliknya, juka kalor mampu diubah menjadi energi mekanik, sehingga kalor ialah salah satu bentuk energi mekanik.
Dalam hal kalor dapat dibedakan dua konsep pokok, yaitu:
1. Rasa kepanasan (hot) yang disebut temperatur atau suhu.
2. Besaran yang dapat menyebabkan adanya perubahan temperatur yang disebut kalor (heat) atau bahang.
Hukum I Termodinamika ( Kekekalan energi )
Yaitu energi yang diserahkan sama dengan energi yang diterima namun tidak pernah terjadi, banyak aturan alam yang ada disekitar kita yang sering terjadi tapi tidak memenuhi aturan kekekalan energi. Hukum I Termodinamika mampu diaplikasikan pada metode gas ideal, untuk menentukan tekanan, volume, temperatur, pergantian energi internal sebuah sistem yang menjalani sebuah proses.
Hukum II.Termodinamika ( arah kesepontanan reaksi )
Hukum II Termodinamika diwakilkan oleh Entropi, dimana Entropi ialah fungsi koordinat Termodinamika. Perubahan entropi semesta , (ketaksamaan menyatakan proses irreversibel sedangkan tanda = untuk proses reversibel). Hukum II Termodinamika dapat diaplikasikan pada metode gas ideal dan gas real untuk menentukan pergantian entropi metode, lingkungan semesta untuk proses reversibel dan irreversibel.
Secara alamiah (spontan), sistem akan senantiasa mengarah terhadap homogen (menjadi lebih acak), sehingga entropi akan selalu kian besar ( pergeseran entropi kasatmata ). Ketika terjadi perbedaan suhu, maka sistem akan selalu menuju suhu yang homogen (kesetimbangan termal).
Penyebab :
– Penurunan entalpi
Reaksi eksotermik kebanyakan memiliki sifat spontan
– Kenaikan Entropi (ketidakteraturan )
Factor yang mendorong reaksi akan impulsif adalah entropi akan naik
Proses yang cukup erat dengan reversible ialah prose pergeseran fasa dan proses pemanasan/pendinginan zat
Factor-aspek yang mempengaruhi nilai entropi yakni :
– Volume
– Suhu, kalau suhu lebih besar maka entropi akan lebih besar.
–
Wujud fisik
Jumlah mol, sebab entropi adalah besaran ekstensif.
Pendahuluan dan desain dasar Termodinamika
Temodinamika merupakan sebuah keilmuan yang sungguh bersahabat dengan kehidupan kita, dimana ilmu ini mempelajari relasi antara energi dan kerja dari suatu metode. Termodinamika hanya mempelajari besaran-besaran yang berukuran besar (makroskopis) dari metode yang mampu diamati dan diukur dalam eksperimen. Besaran-besaran yang berskala kecil (mikroskopis) dipelajari dalam Teori Kinetik Gas (Kinetic Theory of Gas) atau Fisika Statistik (Statistical Physics).
1. Termodinamika dan energi
Termodinamika dapat didefinisikan selaku sains dari energi. Temodinamika berasal dari Bahasa Yunani therme (heat/kalor) dan dynamics (power/daya) sehingga dapat dibilang termodinamika mengubah kalor menjadi daya / kerja. Hukum pertama termodinamika ialah aturan kekelan energi, energi ialah besaran property dari termodinamika. Hukum kedua termodinamika adalah energi mempunyai kualitas dan kuantitas, dari sebuah proses berjalan pada arah yang kualitasnya berkurang.
Termodinamika terbagi menjadi 2 kajian yang dapat kita pelajari yakni :
Termodinamika klasik yang merupakan pendekatan termodinamika yang tidak butuhmemperhitungkan kelakuan dari partkel penyusun. Kajian ini berifat macroscofic myang membicarakan wacana tekanan (P), volume (V), dan temperature (T).
Termodinamika statistic yakni pendekatan termodinamika yang memperhitungkan sifat rata-rata dari partikel penyusun. Atau dapat dibilang juga selaku kajian microscofic, yang membahas tentang tumbukan antar partikel
Contoh aplikasi dari temodinamika dalam kehidupan sehari-hari mirip : lemari pendingin, turbin angin, power plant, mesin mobil dan pressure cooker.
2. Sistem dan control volume
– Sistem, Lingkungan dan Batas
Sistem ialah kuantitas atau bahan yang dipilih untuk dipelajari. Daerah luar metode dinamakan dengan lingkungan (surroundings). Permukaan riil atau imajiner yang mengisahkan antara tata cara dan lingkungan dinamakan batas (boundary), batas tersenut dapat berupa batas yang tetap (fixed)atau batas yang bergerak.
Dalam Analisa sederhana, contohnya kta dapat mengasumsikan bahwa batas tersebut mempunyai ketebalan nol, tidak bermassa, dan tidak bervolume.
Gambaran batas-batas tetap (Fixed)
Sistem tertutup dinamakan control massa. Pada sistem ini tidak terjadi pertukaran massa antara metode dan lingkungan, namun hanya terjadi pertukaran energi.
Sistem terbuka dinamakan control volume. Pada sistem ini dapat terjadi pertukaran massa dan energi antara metode dan lingkungan.
Sistem terisolasi : Ketika tidak terjadi pertukaran massa dan energi anatara tata cara dan lingkungan.Oleh alasannya adalah itu, pada Analisa engineering, sistem ini harus terdefinisi dengan terang.
3. Property, keadaan dan kesetimbangan
v Properti ( Besaran )
Karakter dari sebuah tata cara dinamakan property (besaran), Properti yang familiar dalam mempelajari termodinamika ialah tekanan (P), temperature (T), volume (V), massa (m) dan energi (E).
Properti atau besaran pada termodinamika terbagi menjadi dua macam, yakni :
Properti intensif ( tidak tergantung massa ) seperti ; temperature, tekanan,dan rapat massa.
Properti ekstensif ( bergantung pada massa ) seperti; massa total, volume total. Properti ekstensif per unit massa dinamakan dengan property spesifik, volume spesifik, dan energi spesifik.
v Keadaan
Keadaan (state), yaitu ketika sistem dalam keadaan tidak berganti. Pada suatu keadaan, property dari suatu metode mampu dihitung atau diukur dan memiliki intensitas nilai yang tetap ( fixed ).
Keadaan steimbang ( equilibrium ). Suatu sistem dapa dinyatakan setimbang saat tidak ada kesempat
anyang tidak Simbang ( unbalanced ). Beberapa jenis kesetimbangan dalam termodinamika diantaranya; kestimbangan termal, kesetimbangan mekanik, kesetimbangan fasa dan kesetimbangan kimia.
v Postulat kondisi
Keadaan suatu tata cara terkompresi yang dapat dideskripsikan oleh dua property intensif yang saling independen. Dua property dikatakan independen, bila salah satu property dapat diubah, sedangkan property lainnya mampu dipertahankan secara konstan.
4. Proses dan siklus
Proses yakni pergeseran sebuah tata cara dari satu kondisi setimbang yang lain. Rangkaian keadaan yang dilewati sepanjang proses dinamakan jalur ( path ).
Proses kuasi-statik ( quasi-static ) atau kuasi-setimbang ( Quasi-equilibrium ) dalah proses yang berjalan sangat lamban, dimana tata cara dapat berubah secara internal sedimikian rupa sampai semua bab pada metode berubah bersama-sama.
Beberapa tipe proses yang mampu terjadi diantaranya : isothermal, isokhorik, isobaric dan adabatik.
Siklus sitem mampu dibilang mengalami siklus, jika proses yang berlangsung kembali pada keadaan semula :
5. Hukum ke-nol termodinamika
Hukum ke-nol termodinamika adalah jika terdapat dua benda yang setimbang dengan benda ketiga, maka kedua benda tersebut mampu dinyatakan setimbang termal. Konsep temperature dan alat ukur sush adalah dua benda berada dalam kesetimbangan termal kalau kedua benda tersebut memiliki temperature yang serupa.
Dalam mempelajari energi dalam termodinamika pasti kita harus sungguh-sungguh paham apalagi dulu apa saja yang mampu menjadi faktor terjadinya proses didalam kimia tersebut. mulai dari material, properti, metode, volume, temperatur, tekanan yang terjadi. Sehingga kita akan lebih mudah dalam mengetahui dan memperlakukan komponen-unsur kimia yang ada dilingkungan sekitar kita.
Referensi :
http://karya-ilmiah.um.ac.id/index.php/fisika/article/view/17270
https://indonesiare.co.id/id/article/energi-dalam-kaidah-ilmu-termodinamika
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Diktat%20Termodinamika.pdf