Oleh : Yosef Mariawan
Josephmariawan99@gmail.com(@W03-YOSEF)
Abstrak
Termodinamika ialah salah satu teori utama fisika yang membicarakan wacana relasi antara energi dan kerja dari sebuah tata cara. Selain itu, termodinamika juga bisa digambarkan sebagai ilmu yang mempelajari besaran fisis tertentu yang menggambarkan sikap zat di bawah pengaruh kalor.
Pembahasan
Termodinamika ialah salah satu cabang fisika yang membahas tentang pergeseran energi panas menjadi bentuk energi lain. Hukum pertama termodinamika dan hukum termodinamika kedua menjadi teladan dalam membahas mengenai perubahan energi. Pengukuran di dalam termodinamika tidak dinyatakan dengan besaran mikroskopis melainkan dengan besaran makroskopis. Termodinamika membahas tentang relasi antara energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berafiliasi dekat dengan mekanika statistika di mana korelasi termodinamika berasal. Asal kata termodinamika adalah dari dua kata bahasa Yunani yakni thermos yang artinya panas dan dynamic yang artinya pergantian.
Penemuan konsep termodinamika diawal dengan usaha para ilmuwan abad ke-19 Masehi untuk membuat mesin yang mempunyai kemampuan untuk mengadakan pergeseran energi. Tujuan pengubahan energi ini awalnya untuk membuat lebih mudah pekerjaan dengan mengganti energi menjadi usaha dengan besar pergantian energi yang optimal. Mesin paling awal yang dibentuk oleh para ilmuwan bisa mengganti energi gerak menjadi energi berpeluang. Prinsip kerjanya didasarkan pada insiden tumbukan. Adanya perjuangan dari para ilmuwan ini yang kemudian pada periode ke-20 sukses mengembangkan teori-teori tentang termodinamika.[1]
Teori termodinamika berlaku pada kondisi panas atau sistem dengan keadaan setimbang pada saat dimulai maupun diakhiri. Setelah abad ke-19 Masehi, kemajuan teori termodinamika beralih ke fisika kuantum dan transisi-transisi fasa. Secara fenomenologi, pengembangan teori termodinamika ditujukan bagi sistem-sistem makroskopik. Dalam fisika, perumusan termodinamika menjadi sebuah aksioma yang meliputi tiga aturan termodinamika. Konsep utama yang melandasi ketiga aturan termodinamika adalah energi dan entropi.
Manfaat termodinamika
Mesin termal
Dalam bidang teknik, ilmu termodinamika dimanfaatkan untuk menghitung tingkat efisiensi materi bakar mesin dan perancangan mesin. Manfaat ini diperoleh dari penggunaan data empiris dan persamaan aljabar. Ilmu termodinamika digunakan untuk bidang ilmu yang berhubungan dengan pemanfaatan dari pergeseran energi. Termodinamika secara khusus diterapkan dan dipakai dalam evaluasi mesin-mesin termal oleh para teknisi. Ilmu termodinamika dimanfaatkan dalam banyak sekali jenis motor mirip motor diesel dan motor bensin. Dalam bidang kelistrikan, ilmu termodinamika digunakan dalam pembangkit listrik dan turbin gas. Dalam kehidupan rumah tangga, termodinamika dimanfaatkan dalam perancangan mesin pendingin, penanak nasi, setrika, sistem pemanas surya dan televisi. Sementara itu, dalam teknologi luar angkasa, termodinamika dimanfaatkan dalam perancangan mesin roket. Sementara itu, di bidang industri, mesin termal ini dimanfaatkan selaku mesin penggagas, mesin pendingin maupun mesin pemanas.
Konversi energi
Konsep tentang tata cara termodinamika digunakan selaku fatwa awal menuju ke proses konversi energi. Prinsip sistem termodinamika ini dipadukan dengan prinsip kesetimbangan energi. Pemanfaatan kedua prinsip ini adalah untuk mengenali besarnya unjuk kerja yang timbul selama proses konversi energi.
Daftar Isi
Hukum
Hukum kenol termodinamika
Hukum kenol termodinamika menyatakan bahwa dua tata cara dalam kondisi setimbang dengan metode ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya. Prinsip yang mendasari terbentuknya hukum ini ialah adanya perpindahan panas dari sebuah metode ke sistem yang lainnya. Perpindahan ini lazimnya dipengaruhi oleh perbedaan suhu antar tata cara. Sifat perpindahan yaitu pemuaian dan kelistrikan. Hukum kenol termodinamika tetap berlaku pada suatu tata cara berupa benda meskipun tidak mengalami sentuhan sama sekali secara langsung.
Hukum pertama termodinamika
Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa jumlah entropi di dalam sebuah tata cara yang terisolasi akan bernilai konstan atau bertambah dikala sedang mengalami sebuah proses. Hukum ini sesuai dengan prinsip kenaikan entropi.
Hukum yang serupa juga terkait dengan kasus kekekalan energi. Hukum ini menyatakan pergeseran energi dalam dari sebuah tata cara termodinamika terisolasi sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam metode dan kerja yang dilaksanakan terhadap tata cara. Hukum ini dapat diuraikan menjadi beberapa proses, yaitu proses dengan Isokhorik, Isotermik, Isobarik, dan juga adiabatik.
Hukum kedua termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Tidak ada pernyataan resmi untuk hukum kedua termodinamika. Pernyataan hukum kedua termodinamika cuma didasarkan pada realita eksperimental yang dikemukakan oleh para ilmuwan, salah satunya oleh Clausius. Clausius menyatakan bahwa mustahil sebuah tata cara apapun melakukan pekerjaan sedemikian rupa sehingga hasil satu-satunya yakni perpindahan energi selaku panas dari metode dengan temperatur tertentu ke metode dengan temperatur yang lebih tinggi. Pernyataan ini didasarkan dari prinsip kenaikan entropi.
Selain Clausius, pernyataan tentang aturan kedua termodinamika juga dikemukakan oleh Kelvin dan Planck. Keduanya melaksanakan eksperimen dan mengenali bahwa tidak mungkin suatu sistem beroperasi dalam siklus termodinamika dan memperlihatkan sejumlah netto kerja ke sekeliling sambil menerima energi panas dari satu reservoir termal. Suatu metode termodinamika yang terisolasi cenderung memiliki total entropi yang berkembangseiring dengan meningkatnya waktu. Peningkatan ini umumnya mendekati nilai maksimumnya sehingga disebut prinsip kenaikan entropi.
Hukum ketiga termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat sebuah sistem meraih temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi metode akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal tepat pada temperatur nol adikara bernilai nol.
Sistem termodinamika
Sistem termodinamika ialah sebuah kesatuan sejumlah massa zat tertentu yang membentuk sebuah bagian. Massa zat ini dapat terpisah menjadi gas, cair dan padat. Namun mampu pula merupakan adonan dari dua atau tiga zat sekaligus. Massa pedoman zat tertentu dapat berpindah dengan memasuki atau keluar dari sistem. Sementara itu, perpindahan energi diperantarai oleh permukaan batas dari sebuah tata cara yang terjadi secara bersama-sama. Permukaan batas ini ialah pemisah antara sistem dengan lingkungan yang ada di sekitarnya.
Sistem termodinamika yakni bagian dari alam semesta yang dipertimbangkan. Sebuah batas-batas yang faktual atau khayalan memisahkan sistem dengan alam semesta, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas metode-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan. Ada tiga jenis metode berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan, yaitu tata cara terisolasi, metode tertutup dan tata cara terbuka.
Sistem terisolasi
Sistem terisolasi yaitu metode termodinamika yang di dalamnya tidak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkung
an. Contoh dari sistem terisolasi yaitu wadah terisolasi, mirip tabung gas terisolasi. Dalam realita, suatu tata cara tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, sebab pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis metode terisolasi, energi yang masuk ke tata cara sama dengan energi yang keluar dari metode.
Sistem tertutup
Sistem tertutup adalah tata cara termodinamika yang di dalamnya terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) namun tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah pola dari tata cara tertutup di mana terjadi pertukaran panas namun tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah sebuah metode terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya lazimnya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya. Jenis pembatas pada tata cara tertutup terbagi menjadi dua yakni pembatas adiabatik dan pembatas rigid. Perbedaan keduanya terletak pada hal yang dibatasi. Pada pembatas adiabatik, pertukaran panas dibatasi sehingga tidak mampu terjadi sama sekali. Sedangkan pada pembatas rigid yang dibatasi ialah pertukaran kerja. Sistem termodinamika yang tertutup disebut juga dengan massa atur.
Sistem terbuka
Sistem terbuka ialah sistem termodinamika yang di dalamnya terjadi pertukaran energi dalam bentuk panas dan kerja serta terjadi pada benda dengan lingkungannya. Dalam metode terbuka, terdapa sebuah pembatas yang memperbolehkan pertukaran benda. Pembatas ini disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari tata cara terbuka.
Kesimpulan
Termodinamika juga bekerjasama dengan mekanika statik. Cabang ilmu Fisika ini mempelajari sebuah pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, tata cara pembatas dan lingkungan. Aplikasi dan penerapan Termodinamika mampu terjadi pada tubuh insan, insiden meniup kopi panas, perkakas elektronika, Refrigerator, kendaraan beroda empat, pembangkit listrik dan industri, ialah insiden Termodinamika yang paling erat dengan kehidupan sehari-hari.
Referensi:
https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/pengertian-termodinamika-lengkap/
https://www.kompas.com/sains/read/2021/09/13/164600223/termodinamika-faedah-dan-hukumnya