PROSES

KESEIMBANGAN TERMODINAMIS : PROSES

Jika sifat termodinamis dari suatu system nilainya sama di setiap bagian

system, dan tidak ada kecenderungan terjadinya perubahan sifat dari waktu ke

waktu maka dikatakan bahwa system berada dalam keseimbangan

termodinamis. Dalam bidang termodinamika, keseimbangan bukan hanya

keadaan tanpa perubahan, tetapi juga tanpa kecenderungan untuk terjadinya

perubahan. Kecenderungan terjadinya perubahan disebabkan oleh suatu gaya

dorong (driving force), sehingga suatu system yang berada dalam keseimbangan

berarti bahwa dalam system tersebut benar-benar seimbang. Jika ada

ketidakseimbangan gaya, maka keseimbangan akan terganggu.

Driving force yang berbeda akan menyebabkan perubahan yang berbeda

pula. Sebagai contoh, keseimbangan gaya mekanik seperti pada piston akan

menyebabkan terjadinya transfer energi dalam bentuk kerja, perbedaan suhu

akan menyebabkan terjadinya aliran panas. Contoh : jika temperature pada

boundary suatu system tiba-tiba naik, maka akan trjadi redistribusi hingga

temperature di senua bagian system sama.

Jika sifat termodinamis dari suatu simtem mengalami banyak perubahan

karena adanya sedikit gangguan, maka dikatakan bahwa system tersebut berada

dalam keadaan metastabil. Campuran bensin dan udara merupakan salah satu

contoh system seperti itu.

Jika suatu system berubah dari satu keadaan keseimbangan ke keadaan

keseimbangan lainnya, maka jalur yang dilalui oleh system disebut proses. Suatu

proses quasi equilibrium jika langkah-langkah intermediate / antara didalam

proses dekat dengan keadaan keseimbangan. Contoh proses yang dapat

didekati dengan proses quasi equilibrium diantaranya adalah proses akspansi

dan kompresi gas di dalam internal combustion engine.

PROSES REVERSIBEL

Piston dengan semua beban yang ada diatasnya seimbang dengan

tekanan gas dalam silinder (keadaan keseimbangan). Jika satu beban massa m

diambil secara tiba-tiba dengan cara mengesernya ke rak disampingnya dengan

ketinggian yang sama terjadi ketidak seimbangan gaya.

Piston dengan segala kelengkapannya (menjadi lebih ringgan) mengalami

percepatan keatas, sampai dicapai suatu keadaan dimana gaya keatas yang

mengangkat piston seimbang dengan gaya beratnya. Momentum dari piston

membawanya ketitik tertinggi, kemudian piston akan bergerak kearah sebaliknya

yaitu ke bawah. Jika posisi piston dapat ditahan pada ketinggian maksimumnya,

penambahan energi potensial dari piston hamper sama dengan kerja yang

dilakukan oleh gas pada stoke pertama kali. Akan tetapi piston tidak dapat

ditahan, sehingga piston akan bergerak turun sampai dititik terendah, kemudian

naik lagi, dan terus akan mengalami osilasi dengan amplitude yang semakin

mengecil, samapi akhirnya dicapai keadaan keseimbangan baru pada posisi

piston diatas posisi mula-mula.

Osilasi piston akan menyebabkan gas seperti diaduk-aduk dan akan

menyebabkan gerakan molekul-molekul gas menjadi kacau. Proses dissipative

ini akan mengubah sebagian kerja yang dilakukan oleh gas mendorong piston

menjadi internal energi dari gas. Jika beban m yang tadi diambil, dikembalikan

lagi keatas piston secara tiba-tiba, maka akan terjadi proses kebalikan dari

proses tersebut diatas. Piston akan mengalami percepatan ke arah bawah,

bergerak kearah bawah sampai tercapai titik terendah, kemudian kembali keatas

dan seterusnya sampai dicapai keadaan keseimbangan yang baru. Ternyata

meskipun massa m dikembalikan lagi seperti semula, posisi piston pada

keseimbangan tidak sama dengan keadaan keseimbangan mula-mula. Hal ini

berari bahwa proses seperti ini merupakan suatu proses yang irreversible.

Jika kita tinjau piston yang sama, tetapi dengan beban yang ukurannya

lebih kecil, bila dilakukan proses seperti diatas maka akan terjadi proses yang

sama, hanya saja osilasi yang terjadi memiliki amplitudo yang lebih kecil dari

pada proses diatas. Pergeseran posisi keseimbangan akhir dari keseimbangan

awal juga lebih kecil disbanding proses yang pertama.

Jika pengurangan beban dengan massa yang infinitesimal (sangat-

sangat kecil) sebesar dm, maka piston akan naik tanpa disertai osilasi, dan

langsung mencapai keseimbangan baru. Jika beban diambil lagi seberat dm,

maka piston akan naik tanpa disertai osilasi, dan langsung mencapai

keseimbangan baru. Demikian seterusnya jika pengambilan beban dilakukan

sedikit demi sedikit. Apabila ditengah proses, beban infinitesimal dikembalikan

keatas piston maka piston akan turun tanpai osilasi, langsung mencapai

keseimbangan sebelumnya. Apabila kemudian beban dikembalikan satu per satu

yang masing-masing beratnya infinitesimal, mak apiston akan kembali

kekeadaan keseimbangan semula. Proses ini yang disebut proses reversibel.

Proses reversibel ini hanya mungkin terjadi jika penyebab terjadinya perubahan

adalah infinitesimal. Disamping itu, piston diasumsikan tanpa gesekan, jika

antara piston dan diding silinder ada gesekan, maka proses menjadi tak

reversibel.

SIFAT-SIFAT ZAT MURNI