Rabu, 28 Juli 2021
Hukum-hukum Termodinamika
Posted by
Maruta Satya on Rabu, 28 Juli 2021
Pernahkah kamu memperhatikan benda-benda disekitarmu seperti termos, lemari es, AC, atau mesin sepeda motor? Pada benda-benda tersebut berlaku hukum-hukum termodinamika. Tahukah kamu apa yang dimaksud dengan termodinamika? Termodinamika adalah suatu cabang disiplin ilmu yang mempelajari tentang perubahan energi dalam bentuk panas dan usaha.
Di dalam termodinamika dikenal hukum-hukum dasar yang menjadi acuan dalam seluruh kajiannya. Hukum-hukum tersebut ada empat yang dikenal sebagai hukum-hukum termodinamika. Hukum-hukum termodinamika tersebut yaitu: Hukum termodinamika 0, hukum termodinamika 1, hukum termodinamika 2, dan hukum termodinamika 3.
1. Hukum Awal Termodinamika (Hukum Termodinamika 0 atau Zeroth Law)
Bunyi Hukum Termodinamika 0 : "Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain"
2. Hukum Pertama Termodinamika (Hukum Termodinamika 1)
Bunyi Hukum Termodinamika 1 : "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja."
Rumus (Persamaan) Termodinamika 1:
Q = W + ∆U
Keterangan:
Q = kalor/panas yang diterima/dilepas (J)
W = energi/usaha (J)
∆U = perubahan energi (J)
Hukum Termodinamika 1 dibagi menjadi empat proses, yaitu:
a. Proses Isobarik (tekanan tetap)
Proses isobarik adalah proses perubahan gas dengan tahanan tetap. Pada garis P – V proses isobarik dapat digambarkan seperti pada berikut.
Usaha proses isobarik dapat ditentukan dari luas kurva di bawah grafik P – V.
 "W=P(V_{A}-V_{B})")
b. Proses Isotermis (suhu tetap)
Proses isotermis adalah proses perubahan gas dengan suhu tetap. Perhatikan gra fik pada gambar berikut.
Pada proses ini berlaku hukum Boyle.
Karena suhunya tetap maka pada proses isotermis ini tidak terjadi perubahan energi dalam ∆U=O . Sedang usahanya dapat dihitung dari luas daerah di bawah kurva, besarnya seperti berikut.
c. Proses Isokhoris (volume tetap)
Proses isokhoris adalah proses perubahan gas dengan volume tetap. Pada grafik P.V dapat digambarkan seperti pada Gambar berikut.
Karena volumenya tetap berarti usaha pada gas ini nol,
W = 0
d. Proses Adiabatis (kalor tetap)
Pada proses isotermis sudah kita ketahui, U = 0 dan pada proses isokoris, W = 0. Bagaiaman jika terjadi proses termodinamika tetapi Q = 0 ?
Proses yang inilah yang dinamakan proses adiabatis. Berdasarkan hukum I Termodinamika maka proses adiabatis memiliki sifat dibawah.
Q = 0
W = -∆U
Selain empat proses ideal di atas, dalam hukum termodinamika 1 terdapat proses lain yang bisa terjadi. Proses tersebut dinamakan proses gabungan.
e. Proses Gabungan
Proses-proses selain 4 proses ideal diatas dapat terjadi. Untuk memudahkan penyelesaian dapat digambarkan grafik P – V prosesnya. Dari grafik tersebut dapat ditentukan usaha proses sama dengan luas kurva dan perubahan energi dalamnya.
Sedangkan gabungan proses adalah gabungan dua proses adiabatis yang berkelanjutan. Pada gabungan proses ini berlaku hukum I termodinamika secara menyeluruh.
3. Hukum Kedua Termodinamika (Hukum Termodinamika 2)
Bunyi Hukum Termodinamika 2 : "Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya."
4. Hukum Ketiga Termodinamika (Hukum Termodinamika 3)
Bunyi Hukum Termodinamika 3 :
"Suatu sistem yang mencapai temperatur nol absolut, semua prosesnya akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum."
"Entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol."
Hukum awal termodinamika menyatakan kesetimbangan. Hukum pertama termodinamika didasarkan pada hukum kekekalan energi. Hukum kedua termodinamika berkenaan dengan proses alami atau proses spontan dimana fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi ialah entropi, yang merupakan ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Hukum kedua ini menyatakan bahwa untuk proses spontan, perubahan entropi semesta haruslah positif. Sedangkan hukum ketiga termodinamika memungkinkan untuk menentukan nilai entropi mutlak.
Di dalam termodinamika dikenal hukum-hukum dasar yang menjadi acuan dalam seluruh kajiannya. Hukum-hukum tersebut ada empat yang dikenal sebagai hukum-hukum termodinamika. Hukum-hukum termodinamika tersebut yaitu: Hukum termodinamika 0, hukum termodinamika 1, hukum termodinamika 2, dan hukum termodinamika 3.
1. Hukum Awal Termodinamika (Hukum Termodinamika 0 atau Zeroth Law)
Bunyi Hukum Termodinamika 0 : "Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain"
2. Hukum Pertama Termodinamika (Hukum Termodinamika 1)
Bunyi Hukum Termodinamika 1 : "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja."
Rumus (Persamaan) Termodinamika 1:
Q = W + ∆U
Keterangan:
Q = kalor/panas yang diterima/dilepas (J)
W = energi/usaha (J)
∆U = perubahan energi (J)
Hukum Termodinamika 1 dibagi menjadi empat proses, yaitu:
a. Proses Isobarik (tekanan tetap)
Proses isobarik adalah proses perubahan gas dengan tahanan tetap. Pada garis P – V proses isobarik dapat digambarkan seperti pada berikut.
Usaha proses isobarik dapat ditentukan dari luas kurva di bawah grafik P – V.
b. Proses Isotermis (suhu tetap)
Proses isotermis adalah proses perubahan gas dengan suhu tetap. Perhatikan gra fik pada gambar berikut.
Pada proses ini berlaku hukum Boyle.
Karena suhunya tetap maka pada proses isotermis ini tidak terjadi perubahan energi dalam ∆U=O . Sedang usahanya dapat dihitung dari luas daerah di bawah kurva, besarnya seperti berikut.
c. Proses Isokhoris (volume tetap)
Proses isokhoris adalah proses perubahan gas dengan volume tetap. Pada grafik P.V dapat digambarkan seperti pada Gambar berikut.
Karena volumenya tetap berarti usaha pada gas ini nol,
W = 0
d. Proses Adiabatis (kalor tetap)
Pada proses isotermis sudah kita ketahui, U = 0 dan pada proses isokoris, W = 0. Bagaiaman jika terjadi proses termodinamika tetapi Q = 0 ?
Proses yang inilah yang dinamakan proses adiabatis. Berdasarkan hukum I Termodinamika maka proses adiabatis memiliki sifat dibawah.
Q = 0
W = -∆U
Selain empat proses ideal di atas, dalam hukum termodinamika 1 terdapat proses lain yang bisa terjadi. Proses tersebut dinamakan proses gabungan.
e. Proses Gabungan
Proses-proses selain 4 proses ideal diatas dapat terjadi. Untuk memudahkan penyelesaian dapat digambarkan grafik P – V prosesnya. Dari grafik tersebut dapat ditentukan usaha proses sama dengan luas kurva dan perubahan energi dalamnya.
Sedangkan gabungan proses adalah gabungan dua proses adiabatis yang berkelanjutan. Pada gabungan proses ini berlaku hukum I termodinamika secara menyeluruh.
3. Hukum Kedua Termodinamika (Hukum Termodinamika 2)
Bunyi Hukum Termodinamika 2 : "Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya."
4. Hukum Ketiga Termodinamika (Hukum Termodinamika 3)
Bunyi Hukum Termodinamika 3 :
"Suatu sistem yang mencapai temperatur nol absolut, semua prosesnya akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum."
"Entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol."
Hukum awal termodinamika menyatakan kesetimbangan. Hukum pertama termodinamika didasarkan pada hukum kekekalan energi. Hukum kedua termodinamika berkenaan dengan proses alami atau proses spontan dimana fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi ialah entropi, yang merupakan ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Hukum kedua ini menyatakan bahwa untuk proses spontan, perubahan entropi semesta haruslah positif. Sedangkan hukum ketiga termodinamika memungkinkan untuk menentukan nilai entropi mutlak.
