PRINSIP-PRINSIP TERMODINAMIKA

Sebelum memecahkan masalah-masalah termodinamika, penting untuk mengetahui istilah-istilah tertentu. Pada gambar menyajikan kotak kaca yang tertutup rapat yang berisi sebuah bola besi padat. Kita bisa menyebut bahwa Bagian dalam kotak sebagai “sistem” yang dipelajari. Oleh sebab itu, sistem terdiri dari (1) udara yang berada di dalam kotak, dan (2) bola logam itu sendiri. Daerah di luar sistem, atau di luar kotak dalam contoh ini, disebut “lingkungan sekitar”.

Lingkungan sekitar system.

Sistem dapat dibagi menjadi tiga berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi:

1.      sistem terisolasi pada sistem ini tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Jika tidak ada energi dalam bentuk kalor yang dapat masuk atau keluar dari sistem, perubahan energi secara keseluruhan dalam sistem dan kandungan kalor adalah nol. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.

2.      Sistem tertutup pada sistem ini terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:

ü  pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.

ü  pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

3.      Sistem ini terbuka sistem dan lingkungan sekitar menjadi bebas berinteraksi dan berganti bentuk energi.

Kesetimbangan termodinamika ada jika parameter fisik dari suatu sistem ( misalnya: suhu, volume dan tekanan) adalah konstan sepanjang waktu. Kesetimbangan termal ada jika dua sistem berada dalam kontak termal dan terjadi aliran kalor di antara keduanya ( temperature keduanya adalah sama ).

Termodinamika dibagi menjadi tiga berdasarkan perubahan dalam kandungan kalor:

1.      Q = 0 Jika tidak terjadi perubahan atau perubahan bersih dalam perubahan kalor.

2.      Q adalah positif (+) Jika suatu sistem memperoleh energi dalam bentuk kalor, maka kandungan kalor meningkat.

3.      Q adalah negatif (-) jika suatu sistem melepaskan kalor.

Maka di dapatlah hubungan :

Q adalah positif (+) jika T akhir  T awal dan negatif (-) jika T akhir  T awal.

Prinsip perubahan fase wujud suatu benda:

Benda terdiri dari 3 wujud yaitu; cair, gas, dan padat. Banyak substansi mempunyai kemampuan berada dalam 3 status atau fase : padat, cair, dan gas. Fase suatu substansi pada sembarang waktu (t) berkaitan semata-mata dengan status energi pada waktu itu. Pada suatu percobaan dilakukan suatu penelitian tentang perubahan fase yang dialami oleh air (H₂O), saat dipanaskan. H₂O yang dipakai adalah air murni (distilasi) dan ditempatkan disuatu ruangan bertekanan 1 atmosfer. Suatu alat pembakar Bunsen ditempatkan dibawah es balok seberat 5 gram (H₂O padat) dengan suhu awal -20⁰C (titik A pada grafik). saat kalor dialirkan pada es batu, energi kinetik acak rata-rata molekul H₂O meningkat, dan molekul H₂O bergerak makin lama makin cepat.

Es dihangatkan hingga mencapai 0⁰C (titik B), titik lebur tekanan murni pada 1 atm. Walaupun suhu seluruh es batu meningkat, tidak terjadi perubahan fase (yakni,es tidak mencair sama sekali), baru pada saat seluruh bagian es batu mencapai titik lebur 0⁰C maka perubahan fase terjadi. Selanjutnya, energi yang diberikan hanya melelehkan es batu tanpa adanya  selama proses mencair. Baru setelah setiap molekul mengalami perubahan fase (padat  cair) temperature kembali mulai meningkat.

Titik C mewakili air yang baru terbentuk pada 0⁰C. Panas api kemudian memanaskan air namun tidak terjadi perubahan fase air sampai setiap bagian air yang mengalir mencapai 100⁰C (titik D), titik didih resmi air mulai pada tekanan 1 atm. Saat kalor diserap oleh air, tingkat energi molekul air meningkat menyebabkan terjadinya penguapan.

Grafik ini menunjukan temperatur selalu tetap konstan selama perubahan fase. Setelah semua molekul telah berubah fase menjadi gas barulah mulai terjadi perubahan suhu gas.

Dari data diatas dapat diketahui macam-macam perubahan fase:

1.   Dari B  C adalah mencair atau melebur

2.   Dari D E adalah penguapan

3.   Dari E D adalah kondensasi

4.   Dari C B adalah membeku

5.   Dari B E atau E B adalah sublimasi

sumber : https://www.academia.edu/6161539/TERMODINAMIKA_iva_erlin_word