Termodinamika

Termodinamika

(Ahmad Iqbal Athoriq, Teknik Fisika)

Termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang sistem yang berkaitan dengan kerja dan energi. Dalam buku yang dijelaskan oleh A. A. Hamid mengatakan  “Termodinamika dalam arti sempit merupakan salah satu ranting dari Ilmu Alam, Ilmu Thobi’ah, atau Fisika yang mempelajari materi yang ada dalam keadaan setimbang terhadap perubahan temperatur, tekanan, volume, dan komposisi kimia”. Ilmu ini sangat berkaitan dengan kesetimbangan energi. Termodinamika memiliki empat hukum antara lain  hukum awal tentang kesetimbngan termal, hukum pertama yang berkaitan dengan kerja sistem, hukum kedua tentang kalor dalam sistem, dan ketiga tentang sifat sistem dalam kesetimbangan pada temperatur nol.

Hukum awal Termodinamika menyatakan tentang kesetimbangan termal yang dikemukakan oleh Ralph flower, dua sistem dikatakan memiliki kesetimbangan termal bila ada sistem ketiga, maka ketiga sistem tersebut dalam kesetimbangan termal. Hukum awal termodinamika dapat dinyatakan dalam persamaan:

Hukum termodinamika 1 menunjukkan hukum kekekalan energi.

“Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja”

Terdapat persamaan matematis yang menjelaskan hukum ini, yaitu:

Dimana   adalah kalor/panas yang diterima/dilepas (J),   adalah energi/usaha (J), dan   adalah perubahan energi (J). J adalah satuan internasional energi/usaha, yaitu Joule. Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa seluruh kalor yang diterima atau dilepas oleh benda akan dijadikan usaha ditambahkan dengan perubahan energi. Fondasi hukum ini pertama kali diletakkan oleh  James Prescott Joule yang melalui eksperimen-eksperimennya berhasil menyimpulkan bahwa panas dan kerja saling dapat dikonversikan. Pernyataan eksplisit pertama diberikan oleh Claussius pada 1850: "Terdapat suatu fungsi keadaan E, yang disebut 'energi', yang diferensialnya sama dengan jumlah kerja yang dipertukarkan dengan lingkungannya pada suatu proses adiabatik.

Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju di bawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang.(Wikipedia)

Hukum Termodinamika ketiga berbunyi “Entropi dari suatu kristal sempurna pada absolut nol adalah sama dengan nol,”