MAKALAH FISIKA

“TERMODINAMIKA”

Nama : Dwiki Yordan

Kelas / No : 2 KIC/12

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan')

adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.

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 sekarang ini

tentang termodinamika benda hitam.

Konsep dasar dalam termodinamika

Pengabstrakkan 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:

sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan.

Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.

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 dipertimbangkanh sebagai sifat pembatasnya:

pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.

pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

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

penarikangravitasi. 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.

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-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.

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.

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.

Usaha Luar

Usaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor ditambahkan (dipanaskan) atau kalor

dikurangi (didinginkan) terhadap sistem. Jika kalor diterapkan kepada gas yang

menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut.

Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi

volume akhir V2 pada tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan

perubahan volumenya.

Energi Dalam

Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi dalam. Energi

dalam gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan merupakan sifat mikroskopik gas

tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas tersebut dapat

memiliki energi yang tidak tampak tetapi terkandung dalam gas tersebut yang hanya

dapat ditinjau secara mikroskopik.

Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada dalam

keadaan gerak yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi kinetik rata-rata dari

seluruh partikel yang bergerak. Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas.

Jadi, energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah keseluruhan energi kinetik dan

potensial yang terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di dalam gas tersebut

dalam skala mikroskopik. Dan, energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas.

Oleh karena itu, perubahan suhu gas akan menyebabkan perubahan energi dalam gas.

Hukum I Termodinamika

Jika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem

akan terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari

sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan terasa

lebih dingin). Prinsip ini merupakan

Sistem yang mengalami perubahan volume akan melakukan usaha dan sistem yang

mengalami perubahan suhu akan mengalami perubahan energi dalam. Jadi, kalor yang

diberikan kepada sistem akan menyebabkan sistem melakukan usaha dan mengalami

perubahan energi dalam. Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi dalam

termodinamika atau disebut hukum I termodinamika. Secara matematis, hukum I

termodinamika dituliskan sebagai

Q = W + ∆U

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

Secara sederhana, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut.

Jika suatu benda (misalnya krupuk) dipanaskan (atau digoreng) yang berarti diberi

kalor Q, benda (krupuk) akan mengembang atau bertambah volumenya yang berarti

melakukan usaha W dan benda (krupuk) akan bertambah panas (coba aja dipegang,

pasti panas deh!) yang berarti mengalami perubahan energi dalam ∆U.

Proses Isotermik

Suatu 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).

Proses Isokhorik

Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas

dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (∆V

= 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan

perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada

volume konstan QV.

QV = ∆U

Proses Isobarik

Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan,

gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan,

gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada

tekanan konstanQp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku

Sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan kalor yang

diserap gas pada volume konstan

QV =∆U

Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai

W = Qp − QV

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi

(kalor) yang diserap gas pada tekanan konstan (Qp) dengan energi (kalor) yang diserap

gas pada volume konstan (QV).

Proses Adiabatik

Dalam proses adiabatik tidak ada kalor yang masuk (diserap) ataupun keluar

(dilepaskan) oleh sistem (Q = 0). Dengan demikian, usaha yang dilakukan gas sama

dengan perubahan energi dalamnya (W = ∆U).

Jika suatu sistem berisi gas yang mula-mula mempunyai tekanan dan volume

masing-masing p1 dan V1 mengalami proses adiabatik sehingga tekanan dan volume

gas berubah menjadi p2 dan V2, usaha yang dilakukan gas dapat dinyatakan sebagai

Dimana γ adalah konstanta yang diperoleh perbandingan kapasitas kalor molar gas

pada tekanan dan volume konstan dan mempunyai nilai yang lebih besar dari 1 (γ > 1).

Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik p – V dengan bentuk kurva yang

mirip dengan grafik p – V pada proses isotermik namun dengan kelengkungan yang

lebih curam.