Pengertian termodinamika – konsep, hukum, sistem

Kami menjelaskan apa itu termodinamika dan terdiri dari apa sistem termodinamika. Juga, apa hukum termodinamika.

Apa itu termodinamika?

Termodinamika adalah cabang fisika yang berkaitan dengan hubungan antara kalor dan bentuk energi lainnya. Secara khusus, ia menjelaskan bagaimana energi kalor diubah ke dan dari bentuk-bentuk lain dari energi dan bagaimana hal itu mempengaruhi materi.

Termodinamika (dari termos Yunani, “panas” dan dinamos, “kekuatan, gaya”) merupakan cabang fisika yang mempelajari tindakan mekanis panas dan bentuk energi serupa lainnya. Studinya membahas objek sebagai sistem makroskopik nyata, melalui metode ilmiah dan penalaran deduktif, memperhatikan variabel luas seperti entropi, energi internal atau volume; serta variabel non-ekstensif seperti suhu, tekanan atau potensi kimia, di antara jenis besaran lainnya.

Energi kalor adalah energi zat atau sistem yang dimiliki karena suhu, yaitu, energi gerak atau getaran molekul, menurut situs Pendidikan Energi Badan Pendidikan Texas. Termodinamika melibatkan pengukuran energi ini, yang dapat “sangat rumit,” menurut David McKee, seorang profesor fisika di Missouri Southern State University.

“Sistem yang kita pelajari dalam termodinamika… terdiri dari jumlah yang sangat besar dari atom atau molekul yang berinteraksi dengan cara yang rumit. Tapi, jika sistem ini memenuhi kriteria yang tepat, yang kita sebut kesetimbangan, mereka dapat digambarkan dengan jumlah pengukuran atau angka yang sangat kecil. Seringkali ini diidealkan sebagai massa dari sistem, tekanan dari sistem, dan volume sistem.

Namun, termodinamika tidak menawarkan interpretasi besaran yang dipelajarinya, dan objek studinya selalu merupakan sistem dalam keadaan setimbang, yaitu sistem yang karakteristiknya dapat ditentukan oleh elemen internal dan tidak begitu banyak oleh gaya eksternal yang bekerja padanya. Oleh karena itu, ia menganggap bahwa energi hanya dapat dipertukarkan dari satu sistem ke sistem lain sebagai panas atau usaha.

Studi formal termodinamika dimulai berkat Otto von Guericke pada tahun 1650, seorang fisikawan dan ahli hukum Jerman yang merancang dan membangun pompa vakum pertama, menyangkal Aristoteles dan pepatahnya bahwa “alam membenci ruang hampa” dengan aplikasinya. Setelah penemuan ini, ilmuwan Robert Boyle dan Robert Hooke menyempurnakan sistem mereka dan mengamati korelasi antara tekanan, suhu, dan volume. Maka lahirlah prinsip-prinsip termodinamika.

Sistem termodinamika

Sistem termodinamika adalah bagian dari alam semesta yang, untuk tujuan studi, secara konseptual terisolasi dari yang lain dan mencoba untuk memahami secara mandiri. Perhatikan cara-cara di mana energi berubah atau dipertahankan dan, pada saat yang sama, pertukaran materi dan / atau energinya dengan lingkungan atau dengan sistem serupa lainnya (jika ada). Oleh karena itu, ini adalah metode mempelajari termodinamika.

Kriteria utama untuk mengklasifikasikan sistem ini didasarkan pada tingkat isolasi mereka dari lingkungan, sehingga membedakan antara:

  • Sistem terbuka. Mereka yang secara bebas bertukar energi dan materi dengan lingkungannya, seperti yang dilakukan sebagian besar sistem yang dikenal dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya: mobil. Anda memberinya bahan bakar dan mengembalikan gas dan panas ke lingkungan.
  • Sistem tertutup. Mereka yang bertukar energi dengan lingkungan mereka, tetapi bukan materi. Inilah yang terjadi dengan wadah tertutup, seperti kaleng, yang isinya tidak berubah-ubah, tetapi kehilangan panas seiring waktu, membuangnya ke udara sekitarnya.
  • Sistem terisolasi. Mereka yang, sampai batas tertentu, tidak bertukar energi atau materi dengan lingkungan. Tidak ada sistem yang terisolasi sempurna, tentu saja, tetapi ada beberapa hal: termos yang berisi air panas akan mempertahankan suhunya untuk sementara waktu, cukup lama untuk tetap terisolasi untuk sementara waktu.

Hukum termodinamika

Termodinamika diatur oleh apa yang ditetapkan dalam empat prinsip atau hukum fundamentalnya, yang dirumuskan oleh berbagai ilmuwan sepanjang sejarah disiplin ini. Prinsip atau hukum tersebut adalah:

  • Prinsip pertama, atau Hukum Kekekalan energi. Ini menyatakan bahwa jumlah total energi dalam sistem fisik apa pun yang diisolasi dari lingkungannya akan selalu sama, meskipun dapat diubah dari satu bentuk energi ke banyak bentuk energi yang berbeda. Singkatnya: “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya diubah.”
  • Prinsip Ketiga, atau Hukum Nol Mutlak. Ini menyatakan bahwa entropi sistem yang dibawa ke nol mutlak akan selalu menjadi konstanta tertentu. Ini berarti bahwa ketika mencapai nol mutlak (-273,15 ° C atau 0 K), proses sistem fisik berhenti dan entropi memiliki nilai minimum yang konstan.
  • Prinsip nol atau Hukum kesetimbangan termal. Ini disebut “hukum nol” karena, meskipun itu adalah yang terakhir dijalankan, aturan dasar dan dasar yang ditetapkannya lebih diutamakan daripada tiga undang-undang lainnya. Ini menyatakan bahwa “jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal secara independen dengan sistem ketiga, mereka juga harus berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain.

Termodinamika kimia

Termodinamika kimia adalah bidang studi yang terpisah, berfokus pada korelasi antara kalor dan usaha, dan reaksi kimia, semuanya dalam kerangka prinsip termodinamika. Dengan kata lain, ini adalah tentang penerapan hukum termodinamika, terutama dua yang pertama, pada dunia reaksi antara zat dan senyawa, untuk mendapatkan apa yang disebut “persamaan Gibbs mendasar”, yang mengatur cara di mana energi kimia yang terkandung dalam senyawa yang berbeda berubah dan ditransmisikan, atau bagaimana derajat entropi alam semesta meningkat setiap kali reaksi spontan terjadi.

Konsep terkait

Kalor.

Termodinamika, kemudian, akan bersangkutan dengan beberapa sifat materi; terutama dalam hal ini adalah kalor. Kalor adalah energi yang ditransfer antara zat atau sistem karena perbedaan suhu antara mereka, menurut Pendidikan Energi. Sebagai bentuk energi, kalor akan kekal, yaitu, tidak dapat diciptakan atau dihancurkan.

Kalor bisa dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain. Kalor juga dapat dikonversi ke dan dari bentuk-bentuk energi lainnya. Misalnya, turbin uap dapat mengubah kalor menjadi energi kinetik untuk menjalankan generator yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Sebuah bola lampu dapat mengubah energi listrik ini menjadi radiasi elektromagnetik (cahaya), yang, ketika diserap oleh permukaan, diubah kembali menjadi kalor.

Suhu.

Jumlah kalor yang ditransfer oleh suatu zat tergantung pada kecepatan dan jumlah atom atau molekul yang dalam keadaan bergerak, menurut Pendidikan Energi. Semakin cepat atom atau molekul bergerak, semakin tinggi suhu, dan lebih banyak atom atau molekul yang bergerak, semakin besar jumlah kalor yang mereka transfer.

Suhu adalah “ukuran energi kinetik rata-rata partikel dalam sampel materi, dinyatakan dalam satuan atau derajat yang ditunjuk pada skala standar,” menurut American Heritage Dictionary.

Skala suhu yang paling umum digunakan adalah Celsius, yang didasarkan pada titik beku dan titik didih air, dengan acuan nilai masing-masing 0 derajat C dan 100 derajat skala C. Fahrenheit juga didasarkan pada titik beku dan titik didih air dengan menetapkan nilai 32 F dan 212 F, masing-masing.

Para ilmuwan di seluruh dunia, menggunakan Kelvin (K tanpa tanda) skala, dinamai dari William Thomson, Baron Kelvin yang telah bekerja memperhitungkannya. Skala ini menggunakan selisih sama dengan skala Celcius, yaitu, perubahan suhu 1 C sama dengan 1 K. Namun, skala Kelvin dimulai pada nol mutlak, suhu di mana ada tidak adanya total energi kalor dan semua gerak molekul berhenti. Suhu 0 K adalah sama dengan minus 459,67 F atau minus 273,15 C.

Baca Juga

© 2022 Sridianti.com