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

adalah fisika energi , panas, kerja, entropidan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan

dekat dengan mekanika statistik di mana hubungan termodinamika berasal.

Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika

klasik tidak berhubungan dengankinetika 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 dalamabad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.

Menurut Arief MS Termodinamika adalah suatu konsep mekanika perpindahan Energi. Seperti

panas, dimana konsep perpindahan panas adalah panas secara spontan akan berpindah dari

temperatur tinggi ke temperatur rendah. Pada termodinamika inilah konsep mekanika itu akan di

bahas.

Konsep dasar dalam termodinamikaPengabstrakkan 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. Dari

prinsip-prinsip dasar termodinamika secara umum bisa diturunkan hubungan antara kuantitas

misalnya, koefisien ekspansi, kompresibilitas, panas jenis, transformasi panas dan koefisien

elektrik, terutama sifat-sifat yang dipengaruhi temperatur.

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:

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 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 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 TermodinamikaTerdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika

Hukum awal menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem

ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya. Hukum ini

dimasukkan setelah hukum pertama.

Hukum Pertama Termodinamika

Hukum yang sama juga terkait dengan kasus 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 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 bunyi untuk hukum

kedua termodinamika yang ada hanyalah pernyataan kenyataan eksperimental yang

dikeluarkan oleh kelvin-plank dan clausius. Pernyataan clausius: tidak mungkin suatu

sistem apapun bekerja sedemikian rupa sehingga hasil satu-satunya adalah perpindahan

energi sebagai panas dari sistem dengan temperatur tertentu ke sistem dengan temperatur

yang lebih tinggi. Pernyataan kelvin-planck: tidak mungkin suatu sistem beroperasi

dalam siklus termodinamika dan memberikan sejumlah netto kerja kesekeliling sambil

menerima energi panas dari satu reservoir termal.(sumber Fundamentals of engineering

thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. - 6th ed. - 2007 - Wiley) Bab5). "total entropi

dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan

meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya hal ini disebut dengan prinsip

kenaikan entropi" merupakan korolari dari kedua pernyataan diatas (analisis Hukum

kedua termodinamika untuk proses dengan menggunakan sifat entropi)(sumber

Fundamentals of engineering thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. - 6th ed. - 2007 -

Wiley) Bab6).

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.

Apakah Pengertian TermodinamikaPengertian Termodinamika. Termodinamika adalah bidang ilmu yang meliputi hubungan antara

panas dan jenis energi lainnya. Termodinamika ditemukan dan diteliti awal tahun 1800-an. Pada

saat itu, itu terkait dengan dan mendapat perhatian karena penggunaan mesin uap.

Termodinamika dapat dipecah menjadi empat hukum. Meskipun ditambahkan ke dalam hukum

termodinamika setelah tiga hukum lainnya, hukum ke nol biasanya dibahas terlebih dahulu. Ini

menyatakan bahwa jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga,

maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Dengan kata lain, jika dua

sistem adalah temperatur yang sama sebagai sistem yang ketiga, maka ketiganya adalah suhu

yang sama.

Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi total sistem tetap konstan, bahkan jika

itu diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Misalnya, energi kinetik – energi yang memiliki

obyek ketika bergerak – diubah menjadi energi panas ketika sopir menekan rem pada mobil

untuk memperlambatnya. Ada sering menangkap frase untuk membantu orang mengingat hukum

pertama termodinamika: “Usaha adalah kalor, dan kalor adalah usaha.” Pada dasarnya, usaha dan

panas yang setara.

Hukum kedua termodinamika adalah salah satu hukum yang paling dasar dalam ilmu

pengetahuan. Ini menyatakan bahwa panas tidak bisa mengalir ke sistem pada suhu yang

lebih tinggi dari sistem pada suhu yang lebih rendah dengan kemauan sendiri. Untuk

tindakan tersebut terjadi, usaha harus dilakukan. Jika es batu ditempatkan dalam

secangkir air hangat, es batu mencair saat panas air mengalir ke dalamnya. Hasil akhirnya

adalah secangkir air yang sedikit dingin. Es batu hanya bisa terbentuk jika menggunakan

energi.

Contoh lain dari hukum kedua hanya bekerja dengan penambahan energi dapat dilihat

dengan kulkas tua. Dalam hal ini, pendinginan dari dalam kulkas menghangatkan di luar

itu. Jadi, usaha yang dilakukan dan usaha membuat kalor. Usaha selesai dengan pompa

kulkas.

Hukum kedua termodinamika juga mengatakan bahwa hal-hal dapat aus. Sebagai contoh,

jika sebuah rumah bata dibiarkan tidak terawat, akhirnya akan runtuh karena angin,

hujan, dingin, dan kondisi cuaca lainnya. Namun, jika tumpukan batu bata jika dibiarkan

tanpa pengawasan, tidak akan pernah membentuk sebuah rumah, kecuali usaha akan

ditambahkan ke dalam campuran.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa perubahan entropi dari suatu sistem

ketika mengubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya mendekati nol suhunya mendekati

nol pada skala Kelvin. Nol pada skala Kelvin adalah mutlak batas bawah suhu – ketika

atom dan molekul memiliki energi paling mungkin. Entropi didefinisikan sebagai

ketersediaan energi sistem untuk melakukan pekerjaan. Jadi, berikut bahwa ada skala

absolut entropi. Akibatnya, tidak ada sistem nyata yang bisa mencapai nol derajat pada

skala Kelvin.

Sistem TermodinamikaDalam termodinamika dikenal istilah sistem dan lingkungan. Sistem adalah benda atau

sekumpulan apa saja yang akan diteliti atau diamati dan menjadi pusat perhatian. Sedangkan

lingkungan adalah benda-benda yang berada diluar dari sistem tersebut. Sistem bersama dengan

lingkungannya disebut dengan semesta atau universal. Batas adalah perantara dari sistem dan

lingkungan. Contohnya adalah pada saat mengamati sebuah bejana yang berisi gas, yang

dimaksud dengan sistem dari peninjauan itu adalah gas tersebut sedangkan lingkungannya adalah

bejana itu sendiri.

Jenis-jenis sistemKlasifikasi sistem termodinamika berdasarkan sifat dari batasan dan arus benda, energi dan

materi yang melaluinya. Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara

sistem dan lingkungannya, yaitu :

1)   Sistem terbuka

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi)

dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini meliputi peralatan yang melibatkan adanya aliran

massa kedalam atau keluar sistem seperti pada kompresor, turbin, nozel dan motor bakar. Sistem

mesin motor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar

dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem. Pada sistem terbuka ini, baik

massa maupun energi dapat melintasi batas sistem yang bersifat permeabel. Dengan demikian,

pada sistem ini volume dari sistem tidak berubah sehingga disebut juga dengan control volume.

Perjanjian yang kita gunakan untuk menganalisis sistem adalah

Untuk panas (Q) bernilai positif bila diberikan kepada sistem dan bernilai negatif bila keluar dari sistem

Untuk usaha (W) bernilai positif apabila keluar dari sistem dan bernilai negatif bila diberikan (masuk) kedalam sistem.2)   Sistem tertutup

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi

pertukaran zat dengan lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu

dimana massa ini tidak dapat melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas

(heat) maupun usaha (work) dapat melintasi lapis batas sistem tersebut. Dalam sistem tertutup,

meskipun massa tidak dapat berubah selama proses berlangsung, namun volume dapat saja

berubah disebabkan adanya lapis batas yang dapat bergerak (moving boundary) pada salah satu

bagian dari lapis batas sistem tersebut. Contoh sistem tertutup adalah suatu balon udara yang

dipanaskan, dimana massa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah dan energi

panas masuk kedalam masa udara didalam balon.

Sebagaimana gambar sistem tertutup dibawah ini, apabila panas diberikan kepada sistem (Qin),

maka akan terjadi pengembangan pada zat yang berada didalam sistem. Pengembangan ini akan

menyebabkan piston akan terdorong ke atas (terjadi Wout). Karena sistem ini tidak mengizinkan

adanya keluar masuk massa kedalam sistem (massa selalu konstan) maka sistem ini disebut

control mass.

Suatu sistem dapat mengalami pertukaran panas atau kerja atau keduanya, biasanya

dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:

Pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas. Pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

Dikenal juga istilah dinding, ada dua jenis dinding yaitu dinding adiabatik dan dinding diatermik.

Dinding adiabatik adalah dinding yang mengakibatkan kedua zat mencapai suhu yang sama

dalam waktu yang lama (lambat). Untuk dinding adiabatik sempurna tidak memungkinkan

terjadinya pertukaran kalor antara dua zat. Sedangkan dinding diatermik adalah dinding yang

memungkinkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang singkat (cepat).

3)   Sistem terisolasi

Sistem yang mengakibatkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan

lingkungannya. Contohnya : air yang disimpan dalam termos dan tabung gas yang terisolasi.

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.

Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property (koordinat sistem/variabel

keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume (v), masa (m), viskositas, konduksi

panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem

yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain. Suatu sistem dapat

berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis koordinat sistem

tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut

sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai koordinat yang

tetap. Apabila koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami

perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam

keadaan seimbang (equilibrium).

Pengertian

Termodinamika adalah cabang dari ilmu fisika yang mempelajari tentang proses perpindahan energi sebagai kalor dan usaha antara sistem dan lingkungan. Kalor diartikan sebagai perpindahan energi yang disebabkan oleh perbedaan suhu, sedangkan usaha merupakan perubahan energi melalui cara-cara mekanis yang tidak disebabkan oleh perubahan suhu. Proses perpindahan energi pada termodinamika berdasarkan atas dua hukum, yaitu Hukum 1 Termodinamika yang merupakan persyaratan hukum kekekalan energi, dan Hukum 2 Termodinamika yang memberikan batasan tentang arah perpindahan kalor yang dapat terjadi.

Dalam pembahasan kita kali ini, kita akan mengacu pada sistem tertentu, yaitu Sistem Terbuka dan Sitem Tertutup. Sistem terbuka adalah sistem dimana antara sistem dan lingkungan memungkinkan terjadinya pertukaran materi dan energi. Apabila hanya terjadi pertukaran energi tanpa pertukaran materi, sistem disebut Sistem tertutup. Adapun sistem terisolasi adalah jika antara sistem dan lingkungan tidak terjadi pertukaran materi dan energi.

Usaha Sistem pada Lingkungan, yaitu Usaha yang dilakukan sistem pada lingkungannya merupakan ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan.

Usaha pada Beberapa Proses Termodinamika, yaitu dalam termidinamika terdapat berbagai proses perubahan keadaan sistem, yaitu proses isotermal, isobarik, isokhorik, dan adiabatik.

Pengertian dari Isotermal, Isobarik, Isokhorik, dan Adiabatik

Proses Isotermal, yaitu proses perubahan keadaan sistem pada suhu konstan.

Proses Isobarik, yaitu proses perubahan keadaan sistem pada tekanan konstan.

Proses Isokhorik, yaitu proses perubahan keadaan sistem pada volume konstan. Proses ini pada gas, tidak mengalami perubahan volume, sehingga usaha yang dilakukan sistem sama dengan nol.

Proses Adiabarik, yaitu proses perubahan keadaan sistem tanpa adanya pertukaran kalor antara sistem dengan lingkungan. Proses ini terjadi jika sistem terisolasi dengan baik, yaitu proses terjadinya sangat cepat sehingga kalor yang mengalir dengan lambat tidak memiliki waktu untuk mengalir masuk atau keluar sistem.