Apa itu termodinamika?

Termodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari hubungan antara panas, gaya yang diterapkan (juga dikenal sebagai kerja) dan transfer energi.

Kata termodinamika berasal dari bahasa Yunani θερμο- (thermo- ) yang berarti ‘panas’, dan δυναμικός (dynamikós) , yang pada gilirannya berasal dari δύναμις (dýnamis) , yang berarti ‘kekuatan’ atau ‘kekuatan’.

Proses termodinamika ditentukan oleh tiga hukum dasar.

  • Hukum pertama memungkinkan kita untuk memahami bagaimana energi dikonservasi.
  • Hukum kedua digunakan untuk mengetahui kondisi yang diperlukan untuk terjadinya transfer energi.
  • Hukum ketiga berfungsi untuk mengetahui perilaku sistem dalam kesetimbangan.

Memahami proses termodinamika adalah penting di bidang-bidang seperti teknik industri di mana perlu menggunakan sejumlah besar energi untuk pengoperasian beberapa mesin.

Hukum-hukum termodinamika juga memungkinkan kita untuk memahami fungsi sistem di berbagai bidang seperti biokimia, kosmologi, dan genetika.

Hukum termodinamika

Ada tiga hukum dalam termodinamika yang menjelaskan cara kerjanya dan panas serta energi ditransmisikan. Selanjutnya, kami jelaskan secara terperinci.

Hukum termodinamika pertama

Hukum pertama adalah tentang konservasi energi: energi tidak diciptakan atau dihancurkan, ia hanya diubah. Sebagai contoh:

  1. Energi matahari diubah menjadi energi listrik untuk stasiun layanan.
  2. Energi listrik itu dapat digunakan untuk mengisi baterai mobil listrik.
  3. Mobil listrik mampu mengubah energi yang terakumulasi menjadi perpindahan.

Energi, oleh karena itu, selalu bergerak.

Rumus yang disederhanakan adalah sebagai berikut:

Q = ∆U+W

Di mana :
∆U = Perubahan energi dalam sistem (J)
Q = Kalor yang diterima ataupun dilepas sistem (J)
W = Usaha (J)

Hukum termodinamika kedua

Hukum termodinamika kedua memungkinkan dua hal untuk ditentukan:

  • Arah di mana terjadi transfer energi.
  • Kondisi yang diperlukan agar proses berbalik.

Dari sini kita belajar bahwa ada proses yang dapat dibalik dan tidak dapat diubah.

Misalnya, garam dapur dicampur dengan air secara spontan melalui proses yang disebut pengenceran. Proses ini melepaskan panas.

Untuk membalikkan proses ini dan membentuk kembali kristal garam, panas harus diterapkan, yang memungkinkan air menguap dan memisahkannya dari garam. Sistem menyerap panas.

Hukum termodinamika ketiga

Hukum ketiga termodinamika menggabungkan dua hukum sebelumnya dan menerapkannya pada sistem dalam kesetimbangan absolut. Dalam keadaan ini ada pertukaran energi minimum dan tingkat gangguan maksimum (atau entropi).

Hukum ketiga diterapkan pada sistem tertutup. Jenis sistem ini hanya diamati dalam fisika dan kimia teoretis.

Jenis sistem termodinamika

Untuk memahami hukum termodinamika, pertama-tama penting untuk mengetahui jenis sistem yang ada dan perilaku mereka.

Segala sesuatu di sekitar kita terdiri dari sistem dan sebagian besar sistem yang kita kenal bertukar energi. Sistem diklasifikasikan menjadi tiga jenis: terbuka, tertutup dan terisolasi.

  • Sistem terbuka: mereka bertukar energi dan materi dengan luar (misalnya, api unggun).
  • Sistem tertutup: hanya tukar energi dengan luar (misalnya, ponsel).
  • Sistem terisolasi: mereka tidak bertukar materi maupun energi (mereka hanya teoretis).

Sementara hukum termodinamika pertama dan kedua berlaku untuk sistem terbuka dan tertutup, hukum ketiga berlaku untuk sistem terisolasi.

Status Sistem

Ada dua keadaan mendasar di mana sistem (terlepas dari jenisnya) dapat ditemukan.

  • Sistem aktif : jika ada pertukaran energi, sistem dikatakan aktif.
  • Sistem diam atau keseimbangan: jika tidak ada pertukaran energi, sistem dianggap diam atau seimbang.

Perpindahan panas dan panas dalam termodinamika

Menurut fisika, panas adalah aliran energi yang ada ketika dua sistem suhu yang berbeda bersentuhan. Kesetimbangan termal tercapai ketika semua sistem yang terlibat mencapai suhu yang sama.

Dalam sistem termodinamika jika dua dari mereka berada dalam keseimbangan dengan sistem ketiga, maka mereka juga berada dalam kesetimbangan satu sama lain. Oleh karena itu, ketika keseimbangan tercapai, suhu adalah konstan.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *