Pengertian Termodinamika

Energetika kimia atau termodinamika kimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan energi yang terjadi dalam proses atau reaksi. Studi ini mencakup dua aspek penting yaitu penentuan atau perhitungan kalor reaksi dan studi tentang arah proses dan sifat-sifat sistem dalam kesetimbangan. Bagian alam semesta yang dipilih untuk penelititan termodinamika disebut sistem, dan bagian alam semesta yang berinteraksi dengan sistem tersebut disebut dengan keadaan sekeliling lingkungan dari sistem. Perpindahan energi dapat berupa kalor (q) atau dalam beberapa bentuk lainnya secara keseluruhan disebut kerja. Perpindahan energi berupa kalor atau kerja yang mempengaruhi jumlah keseluruhan energi dalam sistem, yang disebut energi dalam (U).
Sistem adalah sejumlah zat, campuran zat, atau segala sesuatu yang ada dalam pengamatan. Lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem. Alam semesta adalah kumpulan dari beberapa sistem dan lingkungan. Sistem berdasarkan terjadinya pertukaran energi dengan lingkungan dapat dibedakan menjadi sistem tersekat, sistem tertutup dan sistem terbuka. Sistem tersekat tidak terjadi pertukaran baik energi maupun materi. Sistem tertutup hanya terjadi pertukaran energi. Sedangkan sistem terbuka terjadi pertukaran baik energi maupun materi. Beberapa proses yang dapat terjadi pada sistem sesuai dengan keadaan adalah proses isotermal, proses isovolum atau isokhorik, dan proses adiabatik. Proses isotermal yaitu proses yang berlangsung pada suhu tetap, semua kalor yang diberikan kepada sistem diubah menjadi kerja. Proses isovolum atau isokhorik yaitu proses yang tidak mengalami perubahan volume, semua kalor yang masuk sistem disimpan sebagai energi dalam. Proses adiabatik yaitu proses yang tidak menyerap atau melepaskan kalor, dan semua energi digunakan untuk menghasilkan kerja.
Energi dalam (U) adalah keseluruhan energi potensial dan energi kinetik zat-zat yang terdapat dalam sistem. Energi dalam merupakan fungsi keadaan, besarnya hanya tergantung pada keadaan sistem. Setiap sistem mempunyai energi karena partikel-partikel materi (padat, cair atau gas) selalu bergerak acak dan beragam disamping itu dapat terjadi perpindahan tingkat energi elektron dalam atom atau molekul. Bila sistem mengalami peristiwa mungkin akan mengubah energi dalam. Jika suhu naik menandakan partikel lebih cepat dan energi dalam bertambah (Syukri, 1999).
Kalor (q) adalah bentuk energi yang dipindahkan melalui batas-batas sistem, sebagai akibat adanya perbedaan suhu antara sistem dengan lingkungan. Bila sistem menyerap kalor, q bertanda positif dan q bertanda negatif bila sistem melepaskan kalor. Kalor (q) bukan merupakan fungsi keadaan karena besarnya tergantung pada proses. Kapasitas kalor adalah banyaknya energi kalor yang dibutuhkan untuk mengikatkan suhu zat 1oC. kapasitas kalor tentu saja tergantung pada jumlah zat. Kapasitas kalor spesifik dapat disederhanakan, kalor jenis adalah banyaknya energi kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 gram zat sebesar 1oC. Kalor jenis molar adalah banyaknya energi kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 mol zat sebesar 1oC.

1.             Sistem keadaan dan fungsi

Termodinamika menggunakan model abstrak untuk menggambarkan sistem laboratorium yang menyerupai keadaan sesungguhnya. Ini memerlukan definisi istilah-istilah termodinamika yang tepat. Banyak kontratidiksi yang ada disebabkan oleh pemakaian bahasa yang tidak sama atau tidak tepat. Beberapa istilah mempunyai arti sehari-hari yang berbeda dengan arti sehari-hari berbeda dengan arti penggunaannya dalam termodinamika.
Suatu sistem adalah bagian dari alam semesta yang menjadi pusat perhatian langsung dalam suatu eksperimen tertentu. Sistem selalu mengandung sejumlah materi dan digambarkan oleh parameter-parameter tertentu yang dikotrol eksperimen itu. Sebagai contoh, gas yang dikurung dalam sebuah kotak tertutup merupakan sebuah sistem, yang ditandai oleh jumlah mol gas dan voume kotak yang tertentu. Tetapi molekul-molekul gas dalam suatu tempat tertentu sebesar 1 ditengah ruangan dapat juga dianggap sebagai sebuah sistem. Dalam contoh pertama, batasnya berwujud fisik; dalam contoh kedua, batas tersebut konseptual atau matematis dan sistem dicirikan dari volume, yang besarnya tertentu, serta dari jumlah mol gas yang ada di dalamnya, yang bisa berubah-ubah bila sistem bertukar molekul dengan sekelilingnya. Suatu sistem tertutup adalah sistem yang penyekatnya memungkinkan memungkinkan aliran tersebut. Jumlah materi dalam sistem terterbuka penyekatnya memungkinkan aliran tersebut. Jumlah materi dalam sistem terbuka dapat berubah seiring berjalannya waktu. Bagian sisa dari semesta yang dapat bertukar energi dengan sistem selama proses diamati ini berlangsung disebut lingkungan. Sistem dan lingkungan bersama-sama membentuk semesta termodinamika untuk proses tersebut.

              Gambar 1.1 Contoh aplikasi antara sistem dan lingkungan dalam proses termodinamika

Keadaan termodinamika adalah keadaan makroskopik dari suatu sistem di mana sifat-sifatnya hanya ditentukan oleh peralatan laboratorium yang menjaga sifat-sifat tersebut pada nilai tertentu yang dipilih dan tidak bergantung pada waktu. Sebagai contoh, suatu sistem yang mengandung 2 mol gas He dapat dipertahankan dalam sebuah peralatan silinder berpiston yang menjaga sistem pada tekanan 1,5 atm, dan alat ini dap[at direndam dalam sebuah bak kalor yang menjaga suhu sistem pada 298 K. Sifat-sifat  P dan T lalu dikatakan dibatasi masing-masing pada harga 1 atm dan 298 K. Silinder berpiston dan bak kalor merupakan batasan yang menjaga nilai dari sifat-sifat T dab P yang dipilih.

2.      Keadaan kesetimbangan

Termodinamika klasik memberikan penekanan pada kesetimbangan keadaan dan perubahan dari satu keadaan kesetimbangan ke kondisi yang lain. Sehingga konsep mengenai kesetimbangan dicapai oleh gaya-gaya yang sama besar dan bekerja berlawanan arah. Dalam termodinamika, konsep kesetimbangan lebih luas, karena mencankup tidak saja keseimbangan gaya. Tetapi juga keseimbangan factor berpengaruh lainnya. Setiap jenis pengaruh berhubungan dengan aspek termodinamika tertentu atau kesetimbangan secara menyeluruh. Dengan demikian, berbagai jenis kesetimbangan harus tercapai secara individual untuk terjadinya kesetimbangan menyeluruh, kesetimbangan mekanis, panas, fase, dan kimia. kriteria untuk keempat kesetimbangan ini akan dibahas pada bagian berikutnya. Pada saat ini kita dapat menguji apakah sebuah system berada dalam kesetimbangan termodinamika dengan prosedur sebagai berikut: isolasi system terhadap lingkungannya dan amati perubahan pada sifatnya. Jika tidak terjadi perubahan, kita dapat menyimpulkan bahwa system telah berada dalam kesetimbangan pada saat diisolasi. System dapat dikatakan berada dalam kesetimbangan (equilibrium state).
Ketika system diisolasi, system tidak dapat berinteraksi dengan lingkungannya namun keadaannya dapat berubah sebagai akibat dari kejadian spontan yang muncul secara internal, pada saat sifat intensifnya seperti temperatur dan tekanan menuju suatu nilai yang sama. Ketika seluruh perubahan internal tersebut berhenti, maka system berada dalam keadaan kestimbangan. Jadi, agar suatu system dapat setimbang, maka system tersebut harus berfase tunggal atau terdiri dari sejumlah fase yang tidak memiliki kecendrungan berubah kondisi ketika seluruh sisitem diisolasi terhadap lingkungannya. Pada kesetimbangan, temperature di setiap bagian system sama. Demikian pula dengan tekanan yang dapat seragam di setiap bagian system sama. Demikian pula dengan tekanan yang dapat seragam di setiap bagian system. Sejauh pengaruh gravitasi tidak penting; sebaliknya tekanan dapat bervariasi seperti contohnya pada kolom air vertical.
Written by: Budianto
Biologi Online, Updated at: 10/02/2012

Ditulis Oleh : Budhii Yanto ~ Budhii Weblog

Budianto Anda sedang membaca artikel berjudul Pengertian Termodinamika yang ditulis oleh Budhii WeBlog yang berisi tentang : Dan Maaf, Anda tidak diperbolehkan mengcopy paste artikel ini.

Jika Anda menyukai Artikel di blog ini, Silahkan berlangganan gratis via email, dengan begitu Anda akan mendapat kiriman artikel setiap ada artikel yang terbit di Budhii WeBlog

0 komentar:

Poskan Komentar

Back to top