Termodinamika

Pengertian

Termodinamika berasal dari kata thermos (panas) dynamic (gerak atau perubahan).

Termodinamika merupakan salah satu cabang dari ilmu fisika yang membahas tentang panas dan temperatur, serta hubungan antara keduanya pada energi dan gerak.

Termodinamika membahas bagaimana energi dalam bentuk panas mengalir dari satu benda ke benda lainnya, proses mengalirnya panas dan energi tersebut, dan akibat yang dihasilkan dari perpindahan energi tersebut.

Hukum Termodinamika

Hukum Termodinamika 0

Hukum termodinamika 0 ini menjelaskan kesetimbangan termal berlaku universal. Zat atau materi benda akan memiliki kesetimbangan termal yang sama bila disatukan.

“Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain”

Hukum Termodinamika 1

Hukum ini menunjukan kekekalan energi.

“Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja”

Formula:

Dimana:

Q = Kalor (panas) yang diterima / dilepas

W = Energi atau usaha

U= Perubahan energi

Dari formula diatas dapat diketahui bahwa seluruh kalor yang diterima atau dilepas oleh benda akan dijadikan usaha ditambahkan dengan perubahan energi.

Hukum Termodinamika 2

Hukum ini menunjukan kondisi alami dan alur kalor suatu objek dengan sistem.

“Kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin; kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas tanpa dilakukan usaha”

Hukum Termodinamika 3

“Entropi dari suatu kristal sempurna pada absolut nol adalah sama dengan nol,”

Proses Termodinamika

Proses termodinamika dibagi berdasarkan keadaan tekanan, volume, dan suhu saat terjadinya proses tersebut.

Ada dua hal penting yang harus kamu ingat dari berbagai jenis proses-proses termodinamika, yaitu variabel yang berubah dan usaha yang dilakukan.

Usaha yang terjadi pada suatu proses termodinamika dapat diketahui dengan menghitung luasan grafik P-V.

Isobarik

Isobarik merupakan proses termodinamika yang tidak mengubah nilai tekanan sistem .

Formula:

Dari formula tersebut diketahui apabila volume membesar (terjadi pemuaian) maka usaha bernilai positif, dan bila volume mengecil (terjadi penyusutan) maka usaha bernilai negatif

Isokhorik

Isokhorik merupakan proses termodinamika yang tidak mengubah nilai volume sistem .

Pada proses ini, nilai usaha adalah 0 karena tidak terdapat suatu luasan bangun yang terdapat pada gambar P-V.

Isotermik

Isotermik merupakan proses termodinamika yang tidak mengubah nilai suhu sistem.

Formula:

Dimana

n = Jumlah zat (mol 

R = Konstanta gas

T = Suhu

Formula ini didapatkan dengan menggabungkan persamaan usaha di diagram P-V dengan persamaan gas ideal.

Adiabatik

Adiabatik adalah proses termodinamika yang tidak mengubah nilai kalor sistem .

Formula:

Semua proses termodinamika ini bisa disatukan dalam satu grafik sehingga membuat grafik seperti ini.

Sumber: kias.dyndns.org

Mesin Carnot dan Mesin Kalor

Mesin carnot merupakan sebuah model mesin ideal yang memiliki efisiensi paling tinggi dari semua mesin yang mungkin diciptakan. Mesin Carnot bekerja berdasarkan suatu proses termodinamika yang membentuk siklus, disebut juga siklus Carnot.

Pada siklus Carnot, terdapat 4 proses, yaitu:

1. Pemuaian Isotermal dari A ke B, 
2. Pemuaian adiabatik dari B ke C
3. Pemampatan isotermal dari C ke D
4. Pemampatan adiabatis dari D ke A. 

Selama proses siklus Carnot sistem menerima kalor Qh­ dari reservoir bersuhu tinggi Th­ dan melepas kalor Qc ke reservoir bersuhu rendah Tc.

Formula untuk mencari usaha:

Formula untuk mencari efisiensi mesin: 

Karena maka formula untuk mencari efisiensi bisa digunakan:

Mesin dianggap memiliki efisiensi mencapai 100% jika Tc=0K.

Namun dalam kehidupan nyata hal ini tidak mungkin terjadi, jadi di dunia ini tidak ada mesin yang mampu mencapai nilai efisiensi mencapai 100%.