Hukum Termodinamika dan Persamaannya

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi ,panas,kerja,entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.

Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

Sebuah sistem termodinamika images via wikipedia.org

A. HUKUM AWAL (Zeroth Law/Hukum ke-0)

Bunyi Hukum Termodinamika 0 :

"Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain"

B. HUKUM PERTAMA

1. Bunyi Hukum Termodinamika 1 :

"Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja."

2. Rumus/Persamaan 1 Termodinamika:

Q = W + ∆U
Q = kalor/panas yang diterima/dilepas (J)
W =  energi/usaha (J)
∆U = perubahan energi (J)

3. Hukum 1 Termodinamika dibagi menjadi empat proses, yaitu

a. Proses Isobarik (tekanan tetap)

Proses isobarik adalah proses perubahan gas dengan tahanan tetap. Pada garis P – V proses isobarik dapat digambarkan seperti pada berikut.

Proses Isobarik (tekanan tetap)

Usaha proses isobarik dapat ditentukan dari luas kurva di bawah gra fik P – V. W=P(V_A - V_B)

b. Proses Isotermis (suhu tetap)

Proses isotermis adalah proses perubahan gas dengan suhu tetap. Perhatikan gra fikk pada Gambar berikut.

Proses isotermis

Pada proses ini berlaku hukum Boyle. P_AV_A = P_BV_B
Karena suhunya tetap maka pada proses isotermis ini tidak terjadi perubahan energi dalam ∆U=O . Sedang usahanya dapat dihitung dari luas daerah di bawah kurva, besarnya seperti berikut.

c. Proses Isokhoris (volume tetap)

Proses isokhoris adalah proses perubahan gas dengan volume tetap. Pada grafik P.V dapat digambarkan seperti pada Gambar berikut.

Proses isokhoris

Karena volumenya tetap berarti usaha pada gas ini nol, W = 0

d. Proses Adiabatis (kalor tetap)

Pada proses isotermis sudah kita ketahui, U = 0 dan pada proses isokoris, W = 0. Bagaiaman jika terjadi proses termodinamika tetapi Q = 0 ?

Proses adiabatis

Proses yang inilah yang dinamakan proses adiabatis. Berdasarkan hukum I Termodinamika maka proses adiabatis memiliki sifat dibawah.

adiabatis

e. Proses Gabungan

Proses-proses selain 4 proses ideal diatas dapat terjadi. Untuk memudahkan penyelesaian dapat digambarkan grafik  P – V prosesnya. Dari grafik tersebut dapat ditentukan usaha proses sama dengan luas kurva dan perubahan energi dalamnya.


Sedangkan gabungan proses adalah gabungan dua proses adiabatis yang berkelanjutan. Pada gabungan proses ini berlaku hukum I termodinamika secara menyeluruh.

Proses Gabungan

C. HUKUM KE DUA

Bunyi Hukum Termodinamika 2 :

"Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya."

D. HUKUM KE TIGA

Bunyi Hukum Termodinamika 3 :

"Suatu sistem yang mencapai temperatur nol absolut, semua prosesnya akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum."
"Entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol."