Proses, Siklus, dan Sistem Termodinamika

Selamat datang di Softilmu, blog ilmu pengetahuan yang berbagi dengan penuh keikhlasan. Kali ini kami akan berbagi ilmu tentang Termodinamika. Beberapa pembahasan utamanya adalah Proses Termodinamika, Siklus Termodinamika, dan Sistem Termodinamika. Postingan kali ini merupakan lanjutan dari artikel sebelumnya dengan Judul :

Artikel Penunjang : Pengertian, Prinsip dan Hukum Termodinamika

Agar lebih terarah, ada baiknya sahabat membaca artikel di atas terlebih dahulu untuk memahai konsep dasarnya. Baiklah langsung saja untuk artikel kali ini ya..

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani dimana Thermos yang artinya panas dan Dynamic yang artinya perubahan. Termodinamika merupakan ilmu yang menggambarkan usaha  untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika juga berhubungan dengan mekanika statik. Cabang ilmu fisika ini mempelajari pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan. Aplikasi dan penerapan termodinamika dapat terjadi pada tubuh manusia, peristiwa meniup kopi panas, perkakas elektronik, Refrigerator, mobil, pembangkit listrik dan industri.

A. PROSES TERMODINAMIKA

1. Proses Isotermal

Selama proses isotermal, temperatur sistem tetap konstan. Tetapi pada temperatur rendah bentuk isotermal lebih komplek karena gas tidak algi ideal.

PROSES ISOTERMAL

2. Proses Isokhorik

Selama proses ini, volume sistem tidak mengalami perubahan. Proses ini terjadi pada sistem yang mempunyai volume (wadah) yang kuat, tertutup dan tidak dapat berubah (konstan).

PROSES ISOKHORIK

3. Proses Isobarik

Selama proses isobarik tidak terjadi perubahan tekanan pada sistem. Proses ini umumnya terjadi pada sistem yang mempunyai kontak langsung dengan tekanan atmosfer bumi yang dianggap konstan.

PROSES ISOBARIK

4. Proses Adiabatik

Selama proses adiabatik tidak terjadi transfer panas yang masuk atau keluar sistem. Proses initerjadi pada sistem terisolasi.

PROSES ADIABATIK

5. Proses Siklik

Proses yang satu ini sistem kembali secara periodik ke keadaan termodinamika yang sama. Proses ini dapat diamati jika diamati pada sistem natural dan teknologi. Misalnya : mesin, compresor udara,osilasi gelombang suara.

PROSES SIKLIK

Proses siklik sering melibatkan proses sederhana ini :

Dan

B. SIKLUS TERMODINAMIKA

SIKLUS TERMODINAMIKA

Ilmu mengenai siklus termodinamika penting dalam sistem pembangkit tenaga. Mesin-mesin ini menggunakan campuran bahan bakr udara untuk operasinya.

Siklus termodinamika dapat diklasifikasikan secara umum, yaitu :

1. Siklus reversibel (bolak balik)

Siklus ini merupakan sebuah siklus dimana perubahan dapat dibalikkan ke keadaan semula tanpa mengubah keadaan sekelilingnya. Pada siklus ini seharusnya tidak ada kerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi. Siklus akan reversibel jika semua proses yang membentuk siklus juga reversibel.

2. Siklus irreversibel (tidak kembali)

Siklus ini merupakan siklus tak terbalikkan. Untuk mengembalikan ke keadaan semula harus mengubah keadaan sekelilingnya. Pada siklus ini ada kerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi. Siklus ini juga terjadi jika proses pembentukannya juga proses irreversibel.

4. Siklus Carnot

Siklus yang satu ini dibuat oleh Carnot yang merupakan ilmuan pertama yang menganalisis permasalahan efesiensi mesin kalor. Pada mesin carnot, zat kerja melakukan operasi siklus yang terdiri dari dua operasi termal dan dua operasi adiabatik. Mesin Carnot adalah mesin kalor hipotesis yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel.

C. SISTEM TERMODINAMIKA

Dalam termodinamika pembahasan sistem adalah hal yang seringkali kita dengar. Sistem itu sendiri adalah benda atau sekumpulan apa saja yang akan diteliti. Sistem juga dideskripsikan dengan jumlah besaran fisis yang menggambarkan keadaannya. Keadaan sistem yang ditinjau adalah keadaan makroskopik yang dapat berupa keadaan rata-rata dari partikel atau keadaan keseluruhan dalam sistem. Contoh dari keadaan ini adalah temperatur T, jumlah partikel N, volume V, energi dalam U,tekanan P dan lainnya.  Jika  berbicara tentang sistem, tidaklah lepas dari konsep lingkungan. Lingkungan adalah hal-hal yang ada diluar sistem.

CONTOH SISTEM TERMODINAMIKA : GAS DI DALAM BALON

Diantara sistem dan lingkungan terdapat dinding pembatasnya. Dinding pembatas inilah yang mengatur interaksi antara sistem dan lingkungan. Dalam aplikasinya batas sistem merupakan bagian dari sistem maupun lingkungannya, dan dapat berubah posisi atau bergerak. Berikut sifat dinding pembatas :

Pembatas Adiabatik, dimana tidak adanya pertukaran kalor anatar sistem dan lingkungan.

Pembatas Tegar, dimana tidak adanya interaksi yang baim dari sistem terhadap lingkungan atau sebaliknya.

Ditinjau dari sifat dinding pembatas sistem dengan lingkungan sekitar, sistem dalam termodinamika dapat dikelompokkan menjadi tiga :

1. Sistem Terbuka

Sistem terbuka terjadi ketika partikel dan energi dengan mudahnya keluar masuk sistem. Ketika terjadi kesetimbangan jumlah energi yang keluar dan masuk serta kesetimbangan jumlah partikel yang keluar masuk, maka sistem dan lingkungan memiliki nilai temperatur T dan potensial kimia µ yang sama. Contohnya, lautan dan tumbuh-tumbuhan.

2. Sistem Tertutup

Sistem tertutup merupakan sistem yang dindingnya hanya dapat dilewati oleh energi panas. Partikel-partikel yang mencoba menerobos tidak akan bisa memasuki dinding sistem ini. Sistem semacam ini mendeskripsikan nilai partikelnya yang konstan tetapi berkebalikan dengan energi yang dapat berubah. Sebagai gantinya, ketika terdapta kesetimbangan jumlah energi yang keluar masuk sistem, temperatur sistem dan lingkungan memiliki nilai temperatur yang sama. Contohnya, Green House yang didalamnya terjadi pertukaran kalor tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.

3. Sistem Terisolasi

Sistem yang satu ini sangatlah unik. Dinding pembatasnya tidak dapat ditembus oleh partikel maupun energi dan tidak berinteraksi dengan lingkungannya. Sistem inilah yang sangat cocok dengan konsep termodinamika. Dimana sistem ini akan menjaga kesetimbangan termodinamika suatu benda. Sistem semacam ini dicirikan dengan nilai total energi E, jumlah partikel N dan volume V yang tetap.

Tetapi, sangat disayangkan, sistem ini hanyalah model, tidak ada sistem yang sebegitu uniknya dalam realita. Pengecualian terhadap sistem yang dinding pembatasnya sangat sulit ditembus. Peristiwa ini dapat dikelmpokkan sebagai sistem terisolasi. Contohnya tabung gas.

Dalam pembelajaran termodinamika umum, hal-hal inilah yang penting diketahui. Termodinamika juga memiliki penjelasan khusus per bidang tergantung urgensinya atau kepentingan dalam penerapannya. Hanya saja konsep dasarnya pastilah sama.

Nah itulah postingan kami kali ini tentang Termodinamika, Semoga artikelnya dapat bermanfaat. Jika masih ada yang belum dimengerti, silahkan sahabat tanyakan melalui kotak komentar di bawah ini. Terimakasih atas kunjungannya dan jangan lupa ikuti juga like page softilmu ya J