Pada peristiwa proses isokhorik energi yang masuk ke mesin semuanya akan dirubah menjadi

Jakarta -

Tahukah kamu apa itu termodinamika dan bagaimana proses termodinamika? Seperti yang diketahui, termodinamika adalah transformasi dari gas yang dipengaruhi oleh tekanan, volume, dan juga suhu.

Perubahan pada gas ini melalui berbagai proses yang bervariasi namun saling berkesinambungan. Di lain sisi, proses perubahan pada gas juga diikuti dengan transformasi pada usaha, kalor, dan energi yang berada di dalamnya.

Apa Itu Termodinamika?

Sebelum jauh membahas mengenai proses termodinamika, ada baiknya mengetahui terlebih dahulu apa definisinya. Dalam ilmu Fisika, termodinamika merupakan ilmu terapan yang menitikberatkan pada pembahasan mengenai energi dan perubahannya (transformasi).

Kata kunci dari termodinamika yaitu perubahan energi yang bersandar pada dua hukum fundamental.

Hukum pertama, yaitu termodinamika yang memiliki kesamaan konotasi dan makna dengan ketahanan energi yang absolut. Sedangkan hukum kedua, yakni termodinamika yang melahirkan suatu batas untuk menggambarkan kemampuan dari prosesnya.

Ada empat instrumen penting dalam termodinamika, yaitu Kalor (Q), Kerja (W), Sistem, dan Lingkungan.

Dalam implementasinya, ada beberapa alat dan barang yang sering digunakan oleh manusia sebagai representasi dari termodinamika. Misalnya, radiator, termos, pendingin ruangan, pemanas air, mesin mobil, hingga oven.

Untuk itu, dapat diketahui bahwa termodinamika menjadi komponen penting untuk menciptakan beberapa alat fungsional yang bermanfaat bagi manusia.

4 Proses Termodinamika dalam Ilmu Fisika

Ada 4 proses termodinamika dalam ilmu Fisika, yaitu:

1. Proses Isobarik

Pertama, ada proses isobarik yaitu transformasi dari gas pada tekanan yang konstan atau tetap.

Sederhananya, apabila kalor didistribusikan pada sistem yang diiringi dengan tekanan yang tetap, maka volume akan bertambah selaras dengan jumlah kalor yang masuk.

Dari proses isobarik juga dikenal istilah memori internal, yaitu memori yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor berupa data dan program terkait.

Hal ini yang menyebabkan proses isobarik berjalan secara konstan pada perubahan suatu gas.

Adapun beberapa contoh dari proses isobarik, seperti pemanasan air di dalam mesin uap. Prosesnya, air dipanaskan di dalam mesin uap sehingg air tersebut menguap dan dipanaskan. Hal ini merupakan transformasi gas pada tekanan yang konstan

2. Proses Isotermik

Proses isotermik adalah transformasi keadaan sistem pada suhu yang konstan atau tetap. Atau dalam kata lain, pada termodinamika, gas ideal mengalami proses isotermik jika perubahan keadaan gas suhunya selalu tetap.

Dalam proses ini, persamaan pada transformasi energi dalam (ΔU = Q - W) adalah kegiatan yang linier dengan jumlah kalor yang diberikan.

Mengapa? Karena suhunya konstan yang berarti tidak memperlihatkan adanya transformasi energi.

Contoh dari proses isotermik, yaitu pada mesin pendingin ruangan atau AC. AC memiliki fungsi untuk mendinginkan suatu ruangan dari yang panas menjadi dingin. Di mana ada proses transformasi suhu yang tinggi menjadi rendah dalam proses teknis kerja dari AC.

3. Proses Adiabatik

Ketiga, ada proses adiabatik yang cukup berbeda dari proses-proses lainnya. Di mana proses adiabatik memperlihatkan proses transformasi pada sistem dengan tidak adanya kalor yang masuk atau keluar.

Perlu diingat, meskipun mengalami perubahan tanpa keluar dan masuknya kalor tetapi suhu tersebut tidak tetap.

Mekanisme dalam melakukan proses adiabatik adalah dengan melakukan penutupan pada sistem yang berdampak pada terhentinya distribusi kalor dengan lingkungan.

Selanjutnya, contoh dari proses adiabatik adalah pada termos. Diketahui bahwa termos memiliki instrumen yang sifatnya menghambat adanya hubungan antara sistem dan lingkungan. Hal ini berakibat pada tidak terjadinya keluar dan masuk dari kalor karena sudah tertutup oleh instrumen dari termos.

4. Proses Isokhorik

Keempat, yaitu proses isokhorik yang memperlihatkan proses di mana sistem tidak mengalami transformasi volume meskipun kalor telah didistribusikan.

Dengan kata lain, sistem tersebut tidak bergerak dan menerima rangsangan dari jumlah kalor yang masuk ataupun keluar. Kesimpulannya, gerakan atau usaha yang dilakukan oleh sistem dan lingkungan dalam sistem adalah nol (W=0).

Terakhir, contoh dari proses isokhorik yakni terjadi pada kipas angin. Kamu tahu kan jika kipas angin dapat bergerak karena energi dari baterai. Dalam konteks ini, berarti baterai, kipas angin, dan udara berada di dalam satu sistem yang sama.

Sehingga energi dalam baterai berkurang karena telah berubah menjadi energi dan udara.

Nah, itulah beberapa penjelasan dari proses termodinamika dalam ilmu Fisika.

Simak Video "Konsep Multiverse dalam Sudut Pandang Agama"

Oleh: Agustinus Kukuh

@W15-AGUSTINUS

Abstrak

Termodinamika tergolong cabang ilmu yang mempelajari sebuah pertukaran energi di dalam bentuk kalor serta kerja, tata cara pembatas dan juga lingkungan. Aplikasi serta penerapan Termodinamika ini kemudian mampu terjadi pada tubuh insan, mirip pada peristiwa atau peristiwa dalam meniup kopi panas,  Refrigerator, perkakas elektronika, kendaraan beroda empat, pembangkit listrik serta juga industri, ini merupakan kejadian Termodinamika yang paling kerap dijumpai kehidupan sehari-hari.

Dalam pemahaman lain, termodinamika berhubungan dengan perpindahan energi dari satu daerah ke tempat lain dan dari satu bentuk ke bentuk lain.  Konsep terutama adalah bahwa kalor merupakan suatu bentuk energi yang sesuai dengan jumlah kerja mekanis tertentu.

Pendahuluan

Termodinamika ialah kajian perihal korelasi,panas, kerja, dan energy dan secara khusus perubahan panas menjadi kerja. Hukum termodinamika pertama dan kedua dirumuskan pada kala ke-19 oleh para ilmuan mengenai kenaikan efisiensi mesin uap. Hukum termodinamika sudah sukses diterapkan dalam observasi ihwal proses kimia dan fisika. Hukum pertama termodinamika didasarkan pada aturan kekekalan energi. Hukum kedua termodinamika berkenaan dengan proses alami atau proses spontan dimana fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi adalah entropi, yang ialah ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Hukum kedua ini menyatakan bahwa untuk proses impulsif, pergantian entropi semesta haruslah kasatmata. Sedangkan aturan ketiga termodinamika memungkinkan untuk menentukan nilai entropi mutlak. (Chang, 2002: 165).

Pembahasan

Pengertian Termodinamika< /span>

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani thermos yang bermakna panas dan dynamic yang mempunyai arti perubahan.Termodinamika dapat diartikan sebagai ilmu yang berhubungan dengan energi, temperatur, kalor, dan kerja.

Pengertian Termodinamika ini yaitu ilmu yang menggambarkan/mengilustrasikan suatu usaha di dalam mengubah kalor (yaitu suatu perpindahan energi yang disebabkan oleh karna adanya perbedaan suhu) menjadi energi serta juga sifat pendukungnya. Termodinamika ini berafiliasi dekat dengan fisika energi, kerja, panas, entropi serta juga kespontanan proses.

Hukum Termodinamika

Prinsip – prinsip termodinamika mampu dirangkum menjadi 3 hukum yaitu aturan ke nol Termodinamika yang menjelaskan wacana kesetimbangan termal, hukum I Termodinamika yang merupakan pernyataan hukum kekekalan energy, dan aturan II termodinamika yang memperlihatkan batasan perihal arah perpindahan kalor yang dapat terjadi dan prinsip peningkatan entropi. Prinsip-prinsip dan metode-sistem termodinamika digunakan untuk menerangkan kerja beberapa system, menerangkan mengapa sebuah system tertentu tidak melakukan pekerjaan seperti yang dikehendaki, menjelaskan mengapa suatu system sama sekali mustahil melakukan pekerjaan , serta dipakai untuk menyiapkan system atau mesin-mesin, mirip motor bakar.

Dalam termodinamika terdapat aturan-hukum dasar yang berlaku, yaitu :

a. Hukum Awal Termodinamika (The Zeroth Law of Thermodynamics)

Hukum permulaan termodinamika menyatakan bahwa dua sistem dalam kondisi setimbang dengan tata cara ketiga, maka ketiga sistem tersebut saling setimbang satu dengan yang yang lain. Jika metode A berada dalam kesetimbangan termal dengan tata cara C dan tata cara B juga dalam kesetimbangan termal dengan sistem C, maka sistem A dan B berada dalam kesetimbangan satu sama lain.

b. Hukum pertama thermodinamika

Hukum pertama termodinamika juga diketahui sebagai hukum konservasi energi atau aturan kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya dapat ditransfer atau diubah menjadi satu bentuk ke bentuk yang lain. Peningkatan total energi sebuah metode sama dengan peningkatan energi termal ditambah kerja yang dilaksanakan pada sistem tersebut.

c. Hukum kedua thermodinamika

Hukum kedua termodinamika menegaskan bahwa energi memiliki kualitas maupun kuantitas, dan proses konkret yang terjadi dalam arah penurunan mutu energi. Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa kondisi entropi seluruh alam semesta selaku sistem yang terisolasi, akan selalu meningkat seiring waktu. Terdapat dua pernyataan terkait aturan kedua termodinamika :

Pernyataan Kelvin-Planck, “tidak mungkin suatu sistem beroperasi dalam siklus termodinamika dan menunjukkan sejumlah netto kerja kesekeliling dengan mendapatkan energi panas dari satu reservoir termal”.

Pernyataan Clausius, “mustahil sebuah sistem apapun bekerja sedemikian rupa, sehingga hasil satu-satunya adalah perpindahan energi sebagai panas dari tata cara dengan temperatur tertentu ke sistem dengan temperatur yang lebih tinggi”.

d. Hukum ke tiga thermodinamika

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi suatu tata cara mendekati nilai konstan dikala suhu mendekati nol sewenang-wenang. Entropi tata cara pada nol otoriter umumnya nol dan dalam semua perkara hanya ditentukan oleh jumlah status dasar yang dimilikinya. Secara khusus, entropi zat kristal murni (urutan sempurna) pada suhu nol mutlak yaitu nol. Pernyataan ini benar bila kristal tepat hanya memiliki satu keadaan dengan energi minimum.

Hukum ketiga mempunyai arti beberapa hal, dan sekali lagi semua formulasi ini menciptakan hasil yang sama tergantung pada seberapa banyak kita memperhitungkan:

Rumus 3 mengandung batas-batas terkecil, hanya menyatakan bahwa entropi menuju ke sebuah konstanta. Faktanya, konstanta ini yakni entropi nol (seperti yang dinyatakan dalam rumus 2). Namun, sebab batasan kuantum pada sistem fisik mana pun, ia akan runtuh ke kondisi kuantum terendahnya namun tidak pernah dapat secara sempurna mereduksi menjadi 0 entropi, oleh alasannya itu tidak mungkin untuk meminimalkan tata cara fisik menjadi nol sewenang-wenang dalam sejumlah langkah terbatas (yang mana menghasilkan kami formulasi 1).

Proses Termodinamika

Proses termodinamika tersebut terbagi menjadi empat macam, tergantung dari keadaan dari tekanan, volume, serta  suhu di dikala terjadinya proses tersebut. Proses ini lazimnya digambarkan dalam diagram P-V, merupakan diagram yang menggambarkan suatu tekanan (P) serta volume (V) di saat proses terjadi. Terdapat dua hal penting yang mesti dikenang dari segala mcam jenis proses-proses termodinamika, adalah variabel yang berubah serta juga perjuangan yang dijalankan. Usaha yang terjadi pada suatu proses termodinamika tersebut mampu atau mampu diketahui dengan menjumlah luasan grafik P-V.

1. Proses Isokhorik

Proses isokhorik ialah proses perubahan keadaan termodinamika yang terjadi pada volume konstan atau tetap. Karena volumenya tetap, metode tidak melakukan ataupun menerima perjuangan dari lingkungannya. Kita dapat merumuskannya dengan W = 0. Dengan begitu, kita menemukan rumus untuk aturan I, sebagai berikut.

ΔQ = ΔU

Pada proses isokhorik, kalor yang diberikan terhadap sistem hanya dipakai untuk mengoptimalkan energi di dalamnya.

2. Proses Isobarik

Proses selanjutnya ialah isobarik. Proses ini merujuk terhadap perubahan kondisi termodinamika dalam tekanan konstan. Usaha pada proses isobarik (W) mampu dirumuskan selaku hasil kali antara tekanan (P) dan perubahan volume (ΔV). Dalam rumus matematika, kita dapat menjabarkan proses isobarik sebagai berikut.

W = P x ΔV

Pada proses isobarik, aturan I termodinamika mampu dinyatakan sebagai berikut.

ΔQ = ΔU + ΔW

3. Proses Isotermal

Sesuai dengan namanya, proses isotermal ialah proses pergeseran kondisi termodinamika yang terjadi pada suhu konstan atau tetap. Suhu konstan tersebut menimbulkan tidak ada pergeseran energi dalam metode atau ΔU = 0. Dalam hukum I, kita dapat merumuskan proses isotermal selaku berikut.

ΔQ = ΔW

4. Proses Adiabat
ik

Proses yang terakhir adalah proses adiabatik. Proses ini merujuk terhadap pergantian keadaan termodinamika yang berlangsung tanpa dibarengi perpindahan kalor antara metode dan lingkungannya. Kalor sistem yang konstan mengakibatkan tidak terdapat perubahan kalor di dalam tata cara. Dalam matematika, kita dapat merumuskannya sebagai ΔQ = 0. Dalam hukum I, proses adiabatik dapat dinyatakan selaku berikut.

ΔW = -ΔU

Sistem Termodinamika

Dalam termodinamika diketahui ungkapan sistem dan lingkungan. Sistem yakni benda atau sekumpulan apa saja yang akan diteliti atau diamati dan menjadi sentra perhatian. Sedangkan lingkungan adalah benda-benda yang berada diluar dari sistem tersebut. Sistem bersama dengan lingkungannya disebut dengan semesta atau universal. Batas yaitu mediator dari metode dan lingkungan.

Jenis-jenis tata cara

Klasifikasi tata cara termodinamika menurut sifat dari batasan dan arus benda, energi dan bahan yang melaluinya. Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungannya, ialah :

1)   Sistem terbuka

Sistem yang menjadikan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (bahan) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini mencakup perlengkapan yang melibatkan adanya aliran massa kedalam atau keluar tata cara seperti pada kompresor, turbin, nozel dan motor bakar.

Perjanjian yang kita gunakan untuk menganalisis tata cara adalah

Untuk panas (Q) bernilai nyata bila diberikan kepada tata cara dan bernilai negatif bila keluar dari metode

Untuk perjuangan (W) bernilai faktual bila keluar dari metode dan bernilai negatif bila diberikan (masuk) kedalam tata cara.

2)   Sistem tertutup

Sistem yang menyebabkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) namun tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu dimana massa ini tidak dapat melintasi lapis batas tata cara. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun perjuangan (work) mampu melintasi lapis batas sistem tersebut.

Dalam tata cara tertutup, meskipun massa tidak dapat berganti selama proses berjalan, tetapi volume mampu saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang mampu bergerak (moving boundary) pada salah satu bab dari lapis batas sistem tersebut.

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.

3)   Sistem terisolasi

Sistem yang menimbulkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Contohnya : air yang disimpan dalam termos dan tabung gas yang terisolasi. Dalam kenyataan, sebuah metode tidak mampu terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, sebab niscaya ada terjadi sedikit pencampuran, walaupun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis metode terisolasi, energi yang masuk ke metode sama dengan energi yang keluar dari sistem.

Karakteristik yang memilih sifat dari sistem disebut property (koordinat tata cara/variabel kondisi sistem), mirip tekanan (p), temperatur (T), volume (v), era (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat metode yang didefinisikan dari koordinat metode yang yang lain mirip, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain.

Daftar Pustaka:

https://www.kelaspintar.id/blog/edutech/mengerti-proses-proses-dalam-termodinamika-2787/

https://www.greelane.com/id/sains-teknologi-matematika/ilmu/laws-of-thermodynamics-p3-2699420/

Baca Juga:  Energi Alternatif Listrik Indonesia