Definisi Termodinamika
Termodinamika adalah ilmu yang mendeskripsikan / menggambarkan upaya untuk mengubah panas (yaitu perpindahan energi yang disebabkan oleh perbedaan suhu) menjadi energi dan juga sifat pendukungnya. Termodinamika berkaitan erat dengan fisika energi, kerja, panas, entropi, dan spontanitas proses.
Selain itu, Termodinamika juga berkaitan dengan mekanika statik. Cabang fisika ini kemudian mempelajari pertukaran energi berupa panas dan kerja, sistem pembatas dan juga lingkungan. Penerapan dan penerapan termodinamika kemudian dapat terjadi pada tubuh manusia, seperti pada peristiwa atau kejadian meniup kopi panas, lemari es, peralatan elektronik, mobil, pembangkit listrik dan juga industri, inilah peristiwa termodinamika yang paling sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. kehidupan.
Prinsip Termodinamika
Untuk penerapan prinsip termodinamika yang meliputi Mekanika, Kalor dan Kalkulus Diferensial dalam ilmu lain
Rumuskan masalah dalam besaran dan bentuk termodinamika. Ini kemudian dikatakan dengan mengubah bahasa dalam soal menjadi bahasa termodinamika, kemudian merumuskannya menggunakan besaran termodinamika.
Evaluasi sifat dan fungsi termodinamika, artinya menganalisis formulasi yang telah atau telah disiapkan pada langkah pertama (1). Tahapan ini kemudian membutuhkan pemahaman tentang pengetahuan termodinamika yang memadai agar tidak terjadi mispersepsi tentang arah atau tujuan masalah.
Pemecahan masalah termodinamika. Pada tahap ini diperlukan dukungan pengetahuan matematika / kalkulus (diferensial, integral) agar dapat diperoleh jawaban yang valid atau dapat dipertanggungjawabkan.
Tiga langkah untuk menyelesaikan termodinamika kemudian harus didasarkan pada argumen atau aturan dalam termodinamika.
Intinya, prinsip termodinamika ini sebenarnya merupakan hal yang wajar terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, termodinamika kemudian direkayasa sedemikian rupa sehingga menjadi suatu bentuk mekanisme yang dapat atau dapat membantu manusia dalam beraktivitas. Penerapan termodinamika secara luas dimungkinkan karena perkembangan termodinamika sejak abad ke-17. Perkembangan termodinamika kemudian diawali dengan pendekatan makroskopis, yaitu perilaku umum partikel zat yang kemudian menjadi media pembawa energi.
Proses Termodinamika
Proses termodinamika terbagi menjadi empat jenis, tergantung dari keadaan tekanan, volume, dan suhu pada saat pengerjaan. Proses ini umumnya digambarkan dalam diagram P-V, diagram yang menggambarkan tekanan (P) dan volume (V) saat proses tersebut terjadi. Ada dua hal penting yang harus diingat dari semua jenis proses termodinamika, yaitu variabel yang berubah dan juga pekerjaan yang dilakukan. Pekerjaan yang terjadi dalam proses termodinamika dapat atau dapat diketahui dengan menghitung luas grafik P-V.
Proses Isobarik
Isobarik adalah proses termodinamika yang tidak mengubah nilai tekanan sistem isobarik. Nilai bisnis bisa atau bisa dihitung dengan persamaan berikut.
Dari rumus ini juga diketahui bahwa jika volumenya membesar (terjadi ekspansi) maka bisnisnya positif, begitu pula jika volumenya menurun (ada penyusutan) maka bisnis tersebut negatif.
Isokorik ini merupakan proses termodinamika yang tidak mengubah nilai volume sistem isokorik. Dalam proses ini, nilai bisnisnya adalah 0 karena tidak ada bidang bentuk pada citra P-V.
Proses Isotermik
Isoterm ini merupakan proses termodinamika yang tidak mengubah nilai suhu sistem isotermik.
Nilai bisnis olahan isotermik dinyatakan dengan persamaan berikut:
Di mana n adalah jumlah zat yang dinyatakan dalam satuan mol, R adalah konstanta gas, dan untuk T adalah suhu. Rumus ini diperoleh dengan menggabungkan persamaan bisnis pada diagram P-V dengan persamaan gas ideal.
Proses Adibatic
Adiabatik ini merupakan proses termodinamika yang tidak mengubah nilai kalor sistem (Q = 0).
Dalam gas monatomik ini, usaha yang dilakukan oleh pemrosesan adiabatik dapat atau dapat dinyatakan dengan persamaan:
Sekilas proses adiabatik dan isotermik ini memiliki diagram P-V yang serupa. Secara rinci dapat atau dapat dilihat bahwa proses adiabatik memiliki kemiringan yang lebih curam dibandingkan dengan proses isotermik seperti pada
Sistem termodinamika
Sistem termodinamika ini adalah bagian dari alam semesta yang dihitung. Batas nyata atau imajiner memisahkan sistem dari alam semesta, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika didasarkan pada jenis batas sistem-lingkungan serta perpindahan materi, kalor dan juga entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran antara sistem dan lingkungan:
Sistem tertutup
Ada pertukaran energi (panas dan kerja), tetapi tidak ada pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah kaca adalah contoh sistem tertutup di mana panas dipertukarkan tetapi tidak ada pekerjaan yang dipertukarkan dengan lingkungan. Apakah sistem bertukar panas, kerja, atau keduanya biasanya dianggap sebagai properti pembatas:
- Penghalang adiabatik: tidak memungkinkan pertukaran panas
- Hambatan kaku: Jangan izinkan pertukaran kerja.
Sistem terisolasi
Tidak ada pertukaran panas, benda atau pekerjaan dengan lingkungan. Contoh sistem berinsulasi adalah wadah berinsulasi, seperti tabung gas berinsulasi.
Sistem terbuka
Ada pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Penghalang yang memungkinkan objek untuk dipertukarkan disebut permeabel. Lautan ini adalah contoh sistem terbuka.
Faktanya, suatu sistem mungkin atau mungkin tidak sepenuhnya terisolasi dari lingkungan, karena beberapa pencampuran harus terjadi, meskipun hanya menerima sedikit gaya tarikan. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.
Keadaan termodinamika
Ketika sistem berada dalam keadaan ekuilibrium di bawah kondisi yang ditentukan, itu disebut keadaan padat (juga dikenal sebagai keadaan sistem).
Banyak sifat sistem diberikan untuk keadaan termodinamika tertentu. Properti yang independen dari jalur di mana sistem membentuk status disebut sebagai fungsi status dari sistem. Sisa dari bagian ini kemudian hanya mempertimbangkan properti yang merupakan fungsi status.
Jumlah properti minimum yang kemudian harus ditentukan untuk menggambarkan situasi atau keadaan sistem khusus ini ditentukan oleh hukum fase Gibbs. Biasanya orang tersebut kemudian berurusan dengan properti sistem yang lebih besar dari minimum ini.
Dimungkinkan untuk mengembangkan hubungan antara properti dari keadaan yang berbeda. Persamaan keadaan ini adalah contoh dari hubungan ini.
Hukum dasar termodinamika
Termodinamika hukum
Ada 4 hukum dasar yang berlaku dalam sistem termodinamika, diantaranya sebagai berikut:
Hukum termodinamika Zeroth
Hukum aslinya mengatakan bahwa dua sistem berada dalam keadaan ekuilibrium, yaitu, dengan sistem ketiga, ketiga sistem berada dalam kesetimbangan satu sama lain. Hukum dimasukkan setelah hukum pertama.
Hukum pertama termodinamika
Hukum yang sama juga berlaku untuk kasus hemat energi. Hukum kemudian menyatakan perubahan energi dalam sistem termodinamika tertutup yang sesuai dengan jumlah total energi panas yang disuplai ke sistem dan pekerjaan yang dilakukan pada sistem. Hukum dapat atau dapat dibagi menjadi beberapa proses, antara lain proses dengan efek isotermal, isokorik, isobarik, dan adiabatik.
Hukum kedua termodinamika
Hukum kedua termodinamika berhubungan dengan entropi. Tidak ada nada untuk hukum kedua termodinamika, hanya pernyataan tentang atau tentang realitas eksperimental yang diterbitkan oleh Kelvin-Plank dan juga Clausius.
Pernyataan Clausius ini mengatakan bahwa tidak mungkin suatu sistem bekerja sedemikian rupa sehingga satu-satunya hasil adalah perpindahan energi, yaitu sebagai panas dari suatu sistem dengan suhu tertentu ke sistem dengan suhu yang lebih tinggi.
Pernyataan Kelvin-Planck mengatakan bahwa tidak mungkin suatu sistem kemudian bekerja dalam siklus termodinamika dan juga melatih jaringan di sekitarnya sementara energi panas diterima dari penyimpanan panas. (dalam Fundamentals of Technical Thermodynamics (Moran J., Shapiro N. M. – edisi ke-6 – 2007 – Wiley) Bab 5).
Total entropi dari sistem termodinamika terisolasi cenderung meningkat dari waktu ke waktu dan kemudian mendekati nilai maksimumnya. Ini juga dikenal sebagai prinsip meningkatkan entropi. Properti entropi) (Sumber Fundamentals of Engineering Thermodynamics (Moran J., Shapiro NM – edisi ke-6) 2007 – Wiley)) Bab 6).
Hukum ketiga termodinamika
Hukum ketiga termodinamika ini berhubungan dengan suhu nol mutlak. Hukum ini kemudian menyatakan bahwa ketika sistem mencapai suhu nol mutlak, seluruh proses berhenti dan entropi sistem mendekati nilai minimumnya. Hukum tersebut juga menyatakan bahwa entropi benda dengan struktur kristal sempurna adalah nol pada suhu nol mutlak.
Contoh masalah termodinamika
Gas dengan volume awal 10 m3 dipanaskan dalam kondisi isobarik hingga volume akhirnya adalah 25 m3. Jika tekanan gas 2 atm, tentukan kerja luar gas! (1 atm = 1,01 x 10 5 Pa).
Balasan:
Perhatikan, bahwa:
- V2 = 25 m3
- V1 = 10 m3
- P = 2 atm = 2.02 x 10 5 Pa
Apa yang ditanyakan adalah W?
Isobaris → tekanan tetap, gunakan rumus W = P (ΔV)
- W = P (V2 – V1)
- W = 2,02 x 05 x (25-10) = 3,03 x 10 6 joule
Demikian penjelasan pengertian termodinamika, prinsip, konsep, rumus, hukum dan contoh, semoga apa yang diuraikan dapat bermanfaat bagi anda. Terima kasih
Sumber :
