A.
Variabel Keadaan Sistem
Termodinamika memusatkan perhatiannya pada delapan besaran termodinamis atau koordinat sistem yang terangkum dalam kalimat: “Good Physicists Have Study Under Very
Fine Teachers”. Good dengan huruf
awal G, adalah lambang dari energi bebas Gibbs.
Physicists dengan huruf awal p,
adalah lambang dari tekanan. Have
dengan huruf
awal H,
adalah lambang dari entalpi sistem. Study
dengan huruf awal S,
adalah lambang dari entropi
sistem. Under dengan huruf awal U, adalah lambang dari energi-dalam sistem. Very
dengan huruf awal V,
adalah lambang volume sistem. Fine dengan huruf awal F,
adalah lambang
dari
energi bebas Helmholtz. Terakhir kata Teachers dengan huruf awal T, adalah lambang dari
temperatur sistem. Delapan koordinat sistem ini merupakan besaran-besaran makroskopis
yang melukiskan keadaan
kesetimbangan
sistem. Oleh karena itu, koordinat
sistem sering disebut sebagai variabel keadaan sistem.
Sebagai teladan. Suatu sistem termodinamis terdiri atas N partikel gas. Dalam
Termodinamika besaran makroskopis yang menggambarkan sistem ini adalah tekanan gas (p), volume gas (V), dan temperatur gas (T). Ketiga besaran ini dapat diamati dan diukur secara langsung.
Misalnya, tekanan gas diukur dengan menggunakan barometer
atau manometer. Volume gas diukur dengan menggunakan
piknometer, dan temperatur gas dapat
diukur dengan
termometer.
Eksperimen menunjukkan, bahwa tekanan gas (p), volume
gas
(V), dan temperatur gas (T)
mempunyai kaitan tertentu. Artinya, gas dapat diberi harga
volume tertentu, misalnya 2 liter.
Kemudian gas dipanaskan sampai temperatur tertentu, misalnya 750C, ternyata
tekanan gas sudah mempunyai harga yang
pasti. Secara matematis, antara p, V, dan T mempunyai hubungan fungsional: f (p,
V, T) = 0. Dari hubungan empiris ini dapat dibuat ramalan- ramalan tertentu. Misalnya mengenai: koefisien muai gas, kapasitas kalor gas, energi-dalam gas, dan koordinat sistem lainnya.
Perlu
diketahui, bahwa semua eksperimen
menunjukkan:
1. apabila suatu
sistem ada
dalam
keadaan
setimbang termodinamis,
maka setiap koordinat dapat dinyatakan sebagai fungsi dua
koordinat lainnya.
2. hanya ada dua diantara kedelapan koordinat sistem yang merupakan variabel bebas sistem.
3. dalam keadaan
setimbang termodinamis berlaku hubungan f (x, y, z) = 0.
Sebagai teladan. Gas dengan jumlah parrtikel sebesar N ada dalam bejana yang tidak bocor. Selama komposisi
gas tidak berubah, dalam arti tidak terjadi reaksi kimiawi yang dapat mengubah jumlah partikel gas dan tidak terjadi peristiwa difusi; maka dalam eksperimen, volume
dan tekanan
gas
dapat
diubah-ubah
sesuai
dengan
kebutuhan. Ini
berarti,
pada volume tertentu (V), gas dapat diberi temperatur (T) berapa
saja. Dapat pula, pada
temperatur (T) tertentu, gas dapat diberi harga
volume (V) berapa
saja. Hal ini mungkin, karena terdapat koordinat ketiga yang menyesuaikan diri, yaitu: tekanan gas (p). Jadi, variabel keadaan gas dapat
dilukiskan dalam bentuk:
1. implisit,
f (p, V, T) = 0 ……………………………..
(1.1)
2. eksplisit,
a. p = p (V, T).
b. V =
V (p, T),
dan
…………………………… (1.2)
c. T
= T (p,
V).
Bentuk implisit f (p, V,
T) = 0 menyatakan, bahwa antara variabel p, V, dan T
ada hubungan
tertentu. Oleh
karena itu, hanya dua variabel di antara
ketiga variabel
bersifat
bebas,
sedangkan variabel yang ketiga merupakan variabel
tak bebas atau terikat.
Bentuk
eksplisit p =
p (V, T) menyatakan, bahwa variabel V dan T merupakan variabel bebas dan variabel p
merupakan variabel terikat. Bentuk
eksplisit V =
V (p, T) menyatakan,
bahwa
variabel p
dan T
merupakan variabel bebas dan variabel V
merupakan variabel terikat.
Demikian pula bentuk
eksplisit T
=
T
(p, V)
menyatakan, bahwa variabel p
dan V merupakan variabel bebas dan variabel T merupakan variabel terikat. Hubungan ketiga besaran ini ditunjukkan dalam
persamaan diferensial.
sumber : http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Diktat%20Termodinamika.pdf
Tidak ada komentar:
Posting Komentar