Fisika

Pengertian termodinamika – contoh, hukum, sistem, cabang

Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang interaksi antara panas, tekanan, dan volume pada suatu sistem. Termodinamika berasal dari kata Yunani, yaitu “thermos” yang berarti panas dan “dynamikos” yang berarti gerak.

Termodinamika memiliki tiga hukum utama, yaitu hukum pertama, hukum kedua, dan hukum ketiga.

Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu sistem tertutup selalu konstan. Ini berarti bahwa energi tidak dapat hilang atau bertambah, tetapi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain.

Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa panas hanya dapat mengalir dari suatu sistem yang lebih panas ke sistem yang lebih dingin, dan tidak sebaliknya. Ini berarti bahwa panas selalu mengalir dari suatu sistem yang memiliki suhu yang tinggi ke sistem yang memiliki suhu yang rendah.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa jumlah entropi pada suatu sistem selalu meningkat atau tetap. Ini berarti bahwa ketidakstabilan selalu akan meningkat, sehingga sistem akan selalu mencapai keseimbangan.

Termodinamika merupakan ilmu yang penting dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam bidang teknologi, kimia, dan fisika. Pemahaman tentang termodinamika dapat digunakan dalam pengembangan mesin, kendali suhu, dan pengendalian tekanan. Selain itu, pemahaman tentang termodinamika dapat digunakan dalam pengembangan teknologi listrik, magnet, dan elektronik.

Untuk mengukur termodinamika, dapat digunakan alat seperti termometer, manometer, dan barometer. Alat ini dapat menentukan suhu, tekanan, dan volume pada suatu sistem. Selain itu, termodinamika dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan perubahan energi, yaitu ΔU = Q – W, di mana ΔU adalah perubahan energi, Q adalah panas yang masuk atau keluar, dan W adalah kerja yang dilakukan.

Pemahaman tentang termodinamika dan cara mengukurnya penting untuk dipahami, terutama dalam bidang teknologi, kimia, dan fisika. Selain itu, pemahaman tentang termodinamika dapat membantu kita memahami gerakan-gerakan yang terjadi pada alam sekitar, seperti gerakan molekul, atom, dan partikel.

 

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.

Mari kita pisahkan istilah “termodinamika” menjadi dua komponennya, “termo” dan “dinamika.” Istilah “termo” mengacu pada kalor, sedangkan istilah “dinamika” mengacu pada gerakan mekanis yang membutuhkan “usaha”.

Bidang fisika yang mempelajari hubungan antara panas dan jenis energi lainnya disebut termodinamika. Menciptakan batas yang jelas membuat termodinamika lebih sederhana. “Sistem” mengacu pada segala sesuatu yang terkandung di dalam batas, dan “lingkungan” mengacu pada semua yang ada di luarnya.

Setelah diagram batas dibuat, aliran melintasi batas sistem dapat digunakan untuk menggambarkan pergerakan dan transfer energi. Kata “alam semesta” bersifat inklusif. Dengan kata lain, ini mengacu pada lingkungan dan sistem.

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.

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.

Cabang Termodinamika

Studi Termodinamika diklasifikasikan menjadi beberapa cabang yang tercantum di bawah ini:

Termodinamika Klasik

Perilaku materi diperiksa menggunakan perspektif makroskopik dalam termodinamika klasik. Untuk menentukan karakteristik dan memprediksi karakteristik materi yang melakukan proses, individu memperhitungkan unit seperti suhu dan tekanan.

Termodinamika Statistik

Perkembangan teori atom dan molekul pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20 memunculkan mekanika statistik, juga dikenal sebagai termodinamika statistik, yang menambahkan interpretasi interaksi mikroskopis antara partikel individu atau keadaan mekanika kuantum ke termodinamika klasik. Bidang ini menjelaskan termodinamika klasik sebagai konsekuensi alami dari statistik, mekanika klasik, dan teori kuantum pada tingkat mikroskopis. Ini dilakukan dengan menghubungkan sifat mikroskopis, sebagian besar bahan yang dapat diamati pada skala manusia dengan sifat makroskopik, atom individu, dan molekul.

Termodinamika Kimia

Termodinamika kimia adalah studi tentang bagaimana energi berinteraksi dengan proses kimia atau perubahan keadaan sesuai dengan hukum termodinamika. Menentukan spontanitas transisi tertentu adalah tujuan utama termodinamika kimia.

Termodinamika Kesetimbangan

Termodinamika kesetimbangan adalah studi tentang perpindahan materi dan energi dalam sistem atau zat yang dapat dipindahkan dari satu keadaan kesetimbangan termodinamika ke keadaan setimbang lainnya oleh agen di lingkungannya. Ungkapan “keseimbangan termodinamika” mengacu pada kondisi keseimbangan di mana semua aliran makroskopik adalah nol. Dalam kasus sistem atau benda yang paling dasar, ini berarti bahwa sifat intensifnya seragam dan tekanannya tegak lurus terhadap batasnya. Potensi yang tidak seimbang atau kekuatan pendorong antara komponen sistem yang beragam secara makroskopik tidak ada dalam keadaan setimbang.

Termodinamika Non-kesetimbangan

Sistem yang tidak berada dalam kesetimbangan termodinamika adalah fokus bidang termodinamika yang dikenal sebagai termodinamika non-kesetimbangan. Sebagian besar sistem di alam tidak berada dalam kesetimbangan termodinamika karena tidak dalam keadaan stasioner dan tunduk pada fluks materi dan energi ke dan dari sistem lain secara terus menerus dan tidak teratur. Gagasan yang lebih umum daripada yang dicakup oleh termodinamika kesetimbangan diperlukan untuk studi termodinamika sistem non-kesetimbangan.

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.

Sistem dan lingkungan

Istilah “lingkungan” mengacu pada segala sesuatu di luar sistem yang mempengaruhi bagaimana ia berperilaku. Ada batas yang memisahkan sistem dari lingkungannya. Itu bisa stasioner, mobile, atau fiktif. Itu tidak akan memakan ruang apa pun dalam hal massa atau volume. Sebagai contoh, perhatikan sebuah gelas kimia tertutup dengan cairan di dalamnya seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Cairan di dalam gelas adalah sistem, sedangkan garis luar gelas mewakili batas sistem. Dan materi di luar sistem dan batas disebut lingkungannya.

Usaha

Usaha yang dilakukan oleh sistem atau sistem selama proses tidak hanya bergantung pada status awal dan akhir sistem, tetapi juga pada jalur yang dipilih untuk proses tersebut. Ketika gaya yang bekerja pada suatu sistem menggerakkan benda ke arahnya sendiri, usaha telah dilakukan. Gaya dan perpindahan bergabung untuk menciptakan kerja (W) yang dilakukan pada atau oleh suatu sistem.

Energi Dalam

Energi kinetik dan energi potensial molekul ditambahkan untuk membentuk energi internal. Energi dalam sistem dilambangkan dengan huruf U. Energi kinetik adalah energi yang dimiliki molekul atau atom karena gerakannya. Dua molekul memiliki energi potensial karena mereka tertarik satu sama lain. Energi kinetik dan potensial total dari atom atau molekul yang membentuk suatu sistem adalah apa yang dikenal sebagai energi internal sistem.

Sifat atau Variabel Termodinamika

Sistem termodinamika dapat dijelaskan dengan menentukan tekanan, volume, suhu, energi internal, entalpi, dan jumlah molnya. Parameter atau variabel ini disebut variabel termodinamika.

Dengan demikian, variabel yang diperlukan untuk menentukan keadaan sistem termodinamika disebut variabel termodinamika. Entropi adalah pengukuran energi yang ada dalam suatu sistem atau proses tetapi tidak tersedia untuk melakukan kerja. Ini juga didefinisikan sebagai ukuran ketidakteraturan dalam sistem. Entalpi adalah pengukuran energi total suatu sistem termodinamika.

Jenis Variabel Termodinamika

  • Variabel intensif: Variabel yang tidak bergantung pada ukuran sistem disebut variabel intensif. misalnya Suhu, tekanan, dan kapasitas ketukan spesifik.
  • Variabel ekstensif: Variabel yang bergantung pada ukuran atau massa sistem disebut variabel ekstensif. misalnya Volume, energi, entropi, kapasitas panas, dan entalpi.

Kesetimbangan termal

Ketika dua benda yang memiliki suhu berbeda ditempatkan dalam kontak, maka energi mengalir dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Aliran energi berlanjut dari satu benda ke benda lain untuk mencapai suhu yang sama. Ketika kedua benda yang bersentuhan memiliki suhu yang sama dan tidak ada energi untuk tubuh sampai kedua benda berada di antara mereka, maka benda-benda ini berada dalam kesetimbangan termal. Dengan demikian, dua benda atau sistem yang bersentuhan dikatakan berada dalam kesetimbangan termal jika keduanya berada pada suhu yang sama.

Proses Termodinamika

Setiap proses di mana variabel termodinamika dari perubahan sistem termodinamika dikenal sebagai proses termodinamika.

  • Proses Quasi-Statis (Quasi-Static berarti hampir statis): Sebuah proses di mana sistem hanya menyimpang sangat kecil dari keadaan setimbang dikenal sebagai proses kuasi-statis Dalam proses ini, perubahan tekanan atau perubahan volume atau perubahan suhu dari sistem sangat sangat kecil.
  • Proses Isotermal: Suatu proses di mana tekanan dan volume sistem berubah pada suhu konstan disebut proses isotermal. Dalam hal ini, P dan V berubah tetapi T tetap. yaitu dT (perubahan suhu) = 0.
  • Proses Adiabatik: Suatu proses di mana tekanan, volume, dan suhu sistem berubah, tetapi tidak ada pertukaran panas antara sistem dan lingkungannya disebut proses adiabatik. Dalam hal ini, P.V dan T berubah tetapi Q = 0. Sistem harus dimampatkan atau dibiarkan memuai secara tiba-tiba sehingga tidak ada waktu untuk pertukaran panas antara sistem dan lingkungannya. Karena kedua kondisi ini tidak sepenuhnya terwujud dalam praktik, maka tidak ada proses yang adiabatik sempurna.
  • Proses Isokhorik: Proses termodinamika yang berlangsung pada volume konstan disebut proses isokhorik. Proses ini juga dikenal sebagai proses isovolumik. Dalam hal ini, dV = 0.
  • Proses isobarik: Proses termodinamika yang berlangsung pada tekanan konstan disebut proses isobarik. Dalam hal ini, dP = 0.
    Proses siklik: Proses siklik terdiri dari serangkaian perubahan yang mengembalikan sistem ke keadaan awalnya.

Potensial Termodinamika

Energi yang tersimpan dalam suatu sistem diukur dengan potensial termodinamikanya. Potensi mengukur bagaimana energi suatu sistem berubah dari keadaan awalnya ke keadaan akhirnya. Tergantung pada kendala sistem, seperti suhu dan tekanan, potensi yang berbeda digunakan.

Berbagai bentuk potensial termodinamika disebutkan di bawah ini:

  • Energi dalam (U): Ini sama dengan jumlah kemampuan untuk melakukan pekerjaan dan kemampuan untuk melepaskan panas.
  • Energi Gibbs (G): Ini adalah kemampuan untuk melakukan pekerjaan non-mekanis.
  • Entalpi (H): Ini adalah kemampuan untuk melakukan pekerjaan non-mekanis dan kemampuan untuk memancarkan panas.
  • Energi Helmholtz (F): Ini adalah kemampuan untuk melakukan pekerjaan mekanis dan non-mekanis.

Entalpi

Dalam sistem termodinamika, energi diukur dengan entalpi. Entalpi adalah ukuran kandungan panas total sistem dan sama dengan energi internal sistem ditambah jumlah volume dan tekanannya. Entalpi adalah sifat atau keadaan fungsi yang menyerupai energi; ia memiliki dimensi yang sama dengan energi dan oleh karena itu diukur dalam joule atau erg. Nilai entalpi sepenuhnya bergantung pada suhu, tekanan, dan komposisi sistem, bukan pada sejarahnya.

Entropi

Entropi adalah pengukuran jumlah energi panas per satuan suhu dalam suatu sistem yang tidak dapat digunakan untuk pekerjaan yang bermanfaat. Entropi adalah ukuran ketidakteraturan atau keacakan molekul suatu sistem karena kerja dihasilkan oleh gerakan molekul yang teratur. Teori entropi menawarkan pemahaman yang mendalam tentang arah perubahan spontan untuk banyak peristiwa umum.

Hukum Termodinamika

Sistem termodinamika pada kesetimbangan termal dicirikan oleh konstanta fisik dasar seperti energi, suhu, dan entropi, yang didefinisikan oleh hukum termodinamika. Prinsip-prinsip termodinamika ini menjelaskan bagaimana besaran-besaran ini bekerja dalam situasi yang berbeda.

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.

Hukum Kenol Termodinamika

Menurut Hukum Ke-nol Termodinamika, jika dua benda secara terpisah berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka dua benda pertama juga berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Hal ini menunjukkan bahwa jika sistem A berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem B, dan sistem C juga dalam kesetimbangan termal dengan sistem B, maka kedua sistem A dan C berada dalam kesetimbangan termal.

Hukum Pertama Termodinamika

Energi tidak dapat dibangkitkan atau dimusnahkan, menurut hukum pertama termodinamika, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Panas, energi internal, dan kerja semuanya ditangani oleh hukum pertama termodinamika. Energi tidak dapat dibangkitkan atau dimusnahkan, menurut hukum pertama termodinamika, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Menurut hukum ini, sebagian kalor yang diberikan ke sistem digunakan untuk mengubah energi dalam, sedangkan sisanya digunakan untuk melakukan kerja.

Secara matematis, dapat dinyatakan sebagai

Q=ΔU+W

di mana,

  • Kalor yang diberikan atau hilang dilambangkan dengan Q.
  • Perubahan energi dalam dilambangkan dengan U.
  • W singkatan dari usaha yang dilakukan.

Persamaan di atas secara alternatif dapat ditulis sebagai berikut:

U=ΔQ−W

Sebagai hasil dari persamaan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa kuantitas (ΔQ – W) tidak terpengaruh oleh jalur yang diambil untuk mengubah keadaan. Selanjutnya, ketika panas diterapkan pada suatu sistem, energi internal cenderung naik, dan sebaliknya.

Hukum Kedua Termodinamika

Dalam sistem yang terisolasi, hukum kedua termodinamika menegaskan bahwa entropi selalu meningkat. Setiap sistem terisolasi berkembang secara spontan menuju kesetimbangan termal atau keadaan entropi maksimum. Entropi alam semesta selalu meningkat dan tidak pernah berkurang.

Hukum Ketiga Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa ketika suhu mendekati nol mutlak, entropi sistem mendekati nilai konstan. Pada suhu nol mutlak, entropi padatan kristal murni adalah nol. Jika kristal sempurna hanya memiliki satu keadaan dengan energi minimum, pernyataan ini benar.

Contoh Termodinamika dalam Kehidupan Sehari-hari

  • Mencairnya Es Batu: Minuman dengan es batu menjadi lebih dingin karena panas dari minuman diserap. Jika kita lalai meminumnya, pada akhirnya akan menghangatkan kembali ke suhu kamar dengan menyerap panas dari lingkungan. Hukum termodinamika pertama dan kedua mengatur bagaimana semua ini bekerja.
  • Berkeringat di Ruang yang Ramai: Di ruangan yang ramai, semua orang mulai berkeringat. Dengan mengirimkan panas tubuh ke keringat, tubuh mulai mendingin. Keringat menguap, memanaskan ruangan. Sekali lagi, ini terjadi sebagai akibat dari penerapan hukum termodinamika pertama dan kedua. Perlu diingat bahwa panas tidak hilang melainkan dipindahkan sampai kesetimbangan tercapai dengan jumlah entropi paling sedikit.
  • Membalik Saklar Lampu: Berbagai jenis pembangkit listrik, termasuk pembangkit listrik termal dan nuklir, dipelajari menggunakan termodinamika.

Pertanyaan Umum tentang Termodinamika

1. Apa yang dimaksud dengan termodinamika?

Termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari hubungan antara panas, energi, dan kerja. Termodinamika membahas tentang perubahan energi dalam sistem, aliran panas, konversi energi, dan keterkaitan antara sifat-sifat fisik makroskopik suatu sistem.

2. Apa yang dimaksud dengan sistem dalam termodinamika?

Dalam termodinamika, sistem merujuk pada bagian tertentu yang sedang dipelajari atau diamati. Sistem dapat berupa benda tunggal, seperti alat pemanas, atau kombinasi benda yang saling berinteraksi, seperti mesin termal. Sistem dikelilingi oleh lingkungan yang berada di luar sistem.

3. Apa yang dimaksud dengan hukum termodinamika?

Hukum termodinamika adalah prinsip-prinsip dasar yang mengatur perilaku energi dan panas dalam sistem. Terdapat tiga hukum termodinamika yang paling umum dikenal:

  • Hukum Pertama: Prinsip kekekalan energi, yang menyatakan bahwa energi dalam sistem isolasi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, tetapi hanya dapat berubah bentuk.
  • Hukum Kedua: Prinsip entropi, yang menyatakan bahwa entropi alami suatu sistem selalu meningkat atau setidaknya tetap konstan selama proses yang tidak reversibel.
  • Hukum Ketiga: Prinsip nol mutlak, yang menyatakan bahwa tidak mungkin mencapai suhu mutlak nol (0 K) dalam jumlah langkah terbatas.

4. Apa yang dimaksud dengan entropi?

Entropi adalah ukuran ketidakteraturan atau kekacauan dalam suatu sistem. Secara umum, entropi meningkat ketika sistem mengalami perubahan menuju keadaan yang lebih acak. Entropi juga terkait dengan dispersi energi dan kemampuan sistem untuk melakukan kerja.

5. Apa yang dimaksud dengan kalor dalam termodinamika?

Dalam termodinamika, kalor merujuk pada energi yang dipindahkan antara sistem dan lingkungan sebagai akibat perbedaan suhu. Kalor merupakan bentuk transfer energi termal dan diukur dalam satuan energi, seperti joule (J) atau kalori (cal).

6. Apa yang dimaksud dengan kerja dalam termodinamika?

Dalam termodinamika, kerja merujuk pada energi yang dipindahkan antara sistem dan lingkungan melalui perubahan volume atau perubahan bentuk sistem. Kerja dapat dilakukan oleh sistem pada lingkungan atau oleh lingkungan pada sistem. Kerja diukur dalam satuan energi, seperti joule (J).

7. Apa yang dimaksud dengan siklus termodinamika?

Siklus termodinamika adalah rangkaian proses termodinamika yang membentuk suatu siklus tertutup. Dalam siklus termodinamika, sistem mengalami serangkaian perubahan termodinamika yang mengembalikan sistem ke keadaan awalnya setelah melewati serangkaian perubahan energi, panas, dan kerja.

8. Apa yang dimaksud dengan efisiensi termodinamika?

Efisiensi termodinamika adalah ukuran dari sejauh mana sistem memanfaatkan energi yang diberikan atau menerima. Efisiensi sering kali dihitung sebagai perbandingan antara kekuatan keluaran yang diinginkan dengan energi masukan yang diperlukan. Semakin tinggi efisiensi, semakin efisien sistem tersebut mengubah energi menjadi kerja yang berguna.

9. Apa yang dimaksud dengan perpindahan panas?

Perpindahan panas adalah transfer energi termal antara objek atau sistem yang berbeda suhu. Panas akan mengalir dari objek dengan suhu lebih tinggi ke objek dengan suhu lebih rendah sampai tercapai keseimbangan termal.

10. Apa aplikasi penting dari termodinamika?

Termodinamika memiliki banyak aplikasi penting dalam berbagai bidang, termasuk teknik mesin, ilmu material, energi terbarukan, kimia, dan lingkungan. Contoh aplikasi penting termodinamika meliputi perancangan mesin termal, pengembangan sistem energi terbarukan, analisis siklus daya, perancangan reaktor kimia, serta pemodelan dan analisis sistem termodinamika kompleks. Pemahaman termodinamika juga penting dalam mengoptimalkan efisiensi energi, merancang sistem pendingin dan pemanas, serta mengembangkan material dengan sifat termal yang diinginkan.

Post terkait

jelaskan beda proses reversibel dan ireversibel

15 contoh nyata sistem termodinamika

Proses termodinamika: isobarik, isokorik, isotermal, adiabatik dan kuasi-statis

Termodinamika – hukum, kegunaan, sifat, siklus

Sistem Tertutup dan Sistem Terbuka: Konsep dalam Termodinamika

Related Posts