PENDAHULUANSemua mahluk hidup melakukan pekerjaan.Tumbuh-tumbuhan melakukan pekerjaan ketika mengangkat air dari akar ke cabang-cabang,hewan melakukan mmelakukan pekerjaan ketika berenang ,merayap, dan terbang.Kerja juga terjadi ketika pemompaan darah melalui pembuluh darah dalam tubuh dan pada pemompaan ion-ion melewati dinding sel .Semua kerja ini diperoleh dari pengeluaran energy kimia yang disimpan dalam makanan yang dikonsumsi oleh mahluk hidup.

PENGERTIANTermodinamika berasal dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas) dan dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan).Termodinamika adalah kajian mengenai hubungan,panas, kerja, dan energy dan secara khusus perubahan panas menjadi kerja.Hukum termodinamika pertama dan kedua dirumuskan pada abad ke-19 oleh para ilmuan mengenai peningkatan efisiensi mesin uap.Secara matematis, hukum I termodinamika dituliskan sebagai

Q = W + U

Dimana Q adalah kalor, W adalah usaha, dan U adalah perubahan energi dalam

Klasifikasi Siklus TermodinamikaSiklus termodinamika, secara umum, bisa diklasifikasikan kedalam dua tipe:1. Siklus reversibel,

Yaitu proses yang merubah dalam arah sebaliknya, akan membalik prosesSeutuhnya ke keadaan awal

2. Siklus irreversibel.Yaitu proses yang tidak merubah kea rah sebaliknya,dan tidak akan kembali ke keadaan awal

Konsep dasar dalam termodinamikaPengabstrakan 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 diberikankeadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter.

1

Sistem termodinamikaSistem 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 system terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:

1. pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.2. 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 termodinamikaKetika 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.Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari system tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan property sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.

Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan ini adalah contoh dari hubungan tersebut.

2

Hukum Termodinamika I

Hukum Termodinamika I:Dalam suatu sistem yang terisolasi, jumlah energinya selalutetap, atau apabila sistem memungkinkan terjadi perpindahan panas dankerja dengan lingkungan, total energi sistem dan lingkungan selalu tetap.

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 system. Hukum termodinamika I adalah konservasi energy. Hukum tersebut menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya.

Termodinamika memperhitungkan hubungan antara system S, dan lingkungan ε di sekelilingnya.Lingkungan adalah segala sesuatu yang ada di luar system yang dapat mempengaruhi system, dimana pada banyak kasus termasuk pada sekeliling system.Sistem dan lingkungan merupakan semesta U.Energi sestem (Es) adalah jumlah energi kinetik molekul-molekul system( energi termal) dan energi potensial atom-atom dalam molekul (energi kimia).Energi Es bergantung pada keadaan system,berubah ketika keadaan berubah. Jika sumber panas adalah bagian dari lingkungan, energi Eε lingkungan juga berubah.

Hukum pertama termodinamika mengatakan bahwa energi Eu semesta Tidak berubah.Ini berarti, jika Es dan Eε adalah energi sistem dan lingkunganketika sistem berada pada satu keadaan dan E’s dan E’ε adalah energi ketika sistemberada pada keadaan lain, makaEu = Es + EεE’s + E’ε = Es + Eε atau (E’s – Es ) + ( E’ε - E ε )

ΔES = E’S – ESDan ΔES adalah energi akhir lingkungan dikurangi energi awalΔEε = E’ε – Eε

3

Sistem Hukum Termodinamika I :

Isotermal: Suhu-nya tetapAdiabatik: Tidak terjadi perpindahan panas antara sistem dan lingkunganSistem Tertutup: Tidak terjadi pertukaran materi dengan lingkunganTerisolasi: Tidak memungkinkan terjadi pertukaran panas, materi dan kerja dengan lingkungan

Rumus – Rumus :ΔE = q + W- q bertanda + bila energi terserap sistem- q bertanda – bila energi dilepas sistem

Hukum Termodinamika I = Hukum kekekalan energi

- W bertanda + bila sistem dikenai kerja- W bertanda – bila sistem melakukan kerja- ΔE = Perubahan energi dalam sistem- q = Kuantitas panasenergi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan- W dapat mempunyai banyak nilai, tetapi harus memenuhipersamaan q + W = konstan.− ΔE tidak bergantung pada jalannya proses tetapi bergantungpada keadaan awal dan keadaan akhir (fungsi keadaan)

4

5

6

7

8

Proses IsotermikSuatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan - Perubahan di dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (_U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W).

9

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas (diserap gas pada tekanan konstan ( konstan (QV).

10

11

Aplikasi Dalam Kehidupan Sehari – Hari

1. Termos Pada alat rumah tangga tersebut terdapat aplikasi hukum I termodinamika dengan sistem terisolasi. Dimana tabung bagian dalam termos yang digunakan sebagai wadah air, terisolasi dari lingkungan luar karena adanya ruang hampa udara di antara tabung bagian dalam dan luar. Maka dari itu, pada termos tidak terjadi perpindahan kalor maupun benda dari sistem menuju lingkungan maupun sebaliknya

2. Mesin kendaraan bermotor Pada mesin kendaraan bermotor terdapat aplikasi termodinamika dengan sistem terbuka. Dimana ruang didalam silinder mesin merupakan sistem, kemudian campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam silinder, dan gas buang keluar sistem melalui knalpot.

3. Krupuk digoreng yang berarti diberi kalor lalu krupuk akan mengembang atau bertambah volumenya yang berarti melakukan usaha dan krupuk akan bertambah panas yang berarti mengalami perubahan energi dalam.

4. Untuk menggerakkan roda, uap air dari ketel uap dialirkan ke ruang dimana piston  diletakkan, uap air masuk akan menekan piston untuk bergerak dan disisi lain diruang piston uap air yang berada diruang tersebut didorong keluar demikian seterusnya. Uap air diatur masuk kedalam ruang piston oleh suatu mekanime langsung seperti ditunjukkan dalam gambar. Selanjutnya piston akan menggerakkan roda melalui mekanisme gerakan maju mundur menjadi gerak putar

12