SISTEM DAN LINGKUNGAN

A.      Pengertian Termodinamika

Termodinamika berasal dari 2 kata yaitu “thermos” dan “dynamic”. Thermos berarti panas, dan dynamic berarti perubahan, berubah. Jika berdasarkan arti katanya, maka termodinamika berarti perubahan panas. Termodinamika merupakan salah satu cabang fisika yang mempelajari tentang materi yang ada dalam keseimbangan, baik keseimbangan terhadap perubahan suhu, tekanan dan komposisi kimia. Dalam termodinamika juga dibahas tentang hubungan antara panas dan usaha.

Prinsip dan metode dalam termodinamika nantinya digunakan sebagai dasar untuk menjelaskan cara kerja sistem. Termodinamika nantinya akan berfungsi sebagai landasan dalam merancang sebuah mesin, seperti motor roket, motor bakar, pusat pembangkit tenaga listrik, turbin, alat pendingin udara, sistem

pemanas surya dan lain-lain.

Terdapat 3 hukum dalam termodinamika, yaitu :

·      Hukum ke-Nol Termodinamika, membahas tentang konsep kesetimbangan termal.

·      Hukum I Termodinamika, membahas tentang kekekalan energi

·      Hukum II Termodinamika, membahas tentang arah  perubahan  alami distribusi  energi  dan  memperkenalkan prinsip peningkatan entropi

B.       Sistem dan Lingkungan

Ada 2 istilah yang berkaitan dengan termodinamika, yaitu sistem dan lingkungan. Sistem merupakan suatu batasan atau daerah yang dijadikan objek analisis (menjadi pusat perhatian). Sedangkan lingkungan adalah daerah di luar sistem. Lingkungan ini dapat mempengaruhi sistem. Sistem dan lingkungan biasanya dipisahkan oleh sebuah pembatas (boundary). Pembatas ini dapat bersifat nyata maupun imaginer dan tidak tetap dalam bentuk dan volumenya.

boundary

lingkungan

Gambar 1. Skema sistem dan lingkungan

Berdasarkan interaksi dengan lingkungannya sistem dibedakan menjadi 3, yaitu :

·      Sistem terisolasi à tidak terjadi pertukaran panas antara sistem dengan lingkungan (sistem tidak terpengaruh oleh lingkungan)

·      Sistem terutup à sistem dan lingkungan dapat terjadi pertukaran energi, namun tidak terjadi pertukaran materi. Contoh dari sistem tertutup ini adalah rumah hijau.

·      Sistem terbuka à antara sistem dan lingkungan dapat terjadi pertukaran energi dan materi.

C.      Keadaan Sistem

Keadaan suatu sistem termodinamika dapat dinyatakan dengan beberapa besaran, yaitu kerapatan, tempreratur (T), volume (V) dan tekanan (P). Besaran dalam termodinamika dibedakan menjadi dua, yaitu besaran extensive dan besaran intensive. Besaran extensive adalah besaran yang dipengaruhi oleh massa atau jumlah mol sistem. Sedangkan besaran intensive adalah suatu besaran yang tidak terpengaruh oleh massa atau jumlah mol suatu sistem. Sistem yang berada dalam keadaan kesetimbangan mekanis, kimiawi, dan kesetimbangan termal dapat dikatakan sistem tersebut berada dalam keadaan kesetimbangan termodinamika.

D.      Pengertian Proses

Proses adalah perubaha sistem dari suatu keadaan ke keadaan yang lain. Suatu sistem dikatakan mengalami sebuah proses jika koordinat termodinamikanya berubah karena adanya interaksi sistem terhadap lingkungannya. Koordinat termodinamika dalam hal ini adalah tekanan, temperature dan volume. Jenis interaksi dibedakan menjadi 3 yaitu interaksi melalui usaha luar, interaksi melalui perpindahan kalor, dan interaksi melalui usaha luar ditambah pertukaran kalor.

Dalam sistem termodinamika dikenal adanya 6 proses termodinamika, yaitu :

·      Proses reversibel adalah suatu proses yang keadaan mula-mula sistem dapat dikembalikan tanpa merubah keadaan di sekeliling sistem, proses ini berlangsung lambat dan setiap saat selalu dalam keadaan setimbang.

·      Proses ireversibel yaitu suatu proses yang keadaan mula-mula dari sistem tidak dapat dikembalikan tanpa merubah keadaan di sekelilingnya.

·      Proses adiabatik adalah suatu proses yang tidak disertai dengan pertukaran kalor antara sistem dengan lingkungan. Dalam hal ini sistem terisolasi dari lingkungan. Di dalam proses ini berlaku dQ = 0. Antara sistem dengan lingkungan hanya terjadi interaksi melalui usaha luar.

·      Proses isotermis adalah proses dalam suatu sistem yang dijaga ketetapan suhunya (suhu selalu konstan). Suhu ga ideal berbanding lurus dengan energi dalam gas (U = 3/2 nRT). Dengan demikian proses isotermis tidak terjadi perubahan energi dalam. Kalor yang ditambahkan pada sistem digunakan untuk melakukan kerja. dalam proses ini berlaku p V = C.

·      Proses isokoris adalah proses dalam suatu sistem yang suhunya diperlukan tetap. Karena volume sistem selalu konstan, maka sistem tidak bisa melakukan kerja pada lingkungan beditu pula sebaliknya. Dalam proses ini berlaku  p/T = C.

·      Proses isobaric adalah proses dalam suatu sistem yang tekanannya dipertahankan tetap. Karena yang konstan adalah tekanan, maka perubahan energi dalam (delta U), kalor (Q) dan kerja (W) pada proses isobarik tidak ada yang bernilai nol. Dalam proses ini berlaku V/T = C.