Inilah Prinsip Termodinamika dalam Dunia Fisika

Bagikan :
siklus termodinamika

Pernahkah Anda mengamati balon yang diletakkan di bawah sinar matahari? Lama-kelamaan ia akan meletus karena peningkatan suhu. Begitu pula sebuah sepeda, ketika dikendarai dalam waktu yang cukup lama, ban akan menjadi panas akibat bersentuhan dengan permukaan jalan. Keduanya merupakan salah satu contoh dari hukum termodinamika.

Konsep ini terlahir dari ilmu fisika. Di dalamnya, terdapat sebuah sistem yang terdiri dari sejumlah besar atom atau molekul yang berinteraksi dengan cara yang cukup rumit. Namun jangan khawatir, Anda pasti bisa memahaminya dengan mudah.

Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan pengertian termodinamika, hukum konsep, siklus, dan contoh yang dapat kita temui di kehidupan sehari-hari. Yuk, simak pemaparannya berikut ini!

Apa Itu Termodinamika?

Termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang khusus mempelajari perpindahan energi dalam bentuk kalor. Hubungannya sangat erat dengan radiasi, suhu, dan sifat fisik suatu materi. 

Sebagai bentuk energi, panas memiliki sifat kekal. Ia tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Namun, panas dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Panas juga dapat berubah dari suatu bentuk energi ke bentuk energi lain. 

Misalnya, turbin uap dapat mengubah panas menjadi energi kinetik. Gerakan-gerakan yang ada akan menjalankan generator sehingga menciptakan energi listrik. 

Contoh lainnya, bola lampu dapat mengubah energi listrik menjadi radiasi elektromagnetik atau cahaya. Cahaya tersebut seolah-olah berubah menjadi panas ketika terserap oleh suatu permukaan.

Perlu diingat bahwa termodinamika tidak memperhitungkan bagaimana dan pada tingkat apa transformasi energi yang bersangkutan. Ia hanya didasarkan pada keadaan awal dan akhir suatu energi. Termodinamika juga merupakan ilmu makroskopik yang berarti berurusan dengan sistem massal dan tidak berurusan dengan konstitusi molekul materi.

Menurut Livescience.com, termodinamika menjelaskan usaha yang terjadi antara sistem dan lingkungan. Sistem mengacu pada benda-benda atau objek yang diteliti atau diamati yang menjadi pusat perhatian. Di sisi lain, lingkungan merupakan kumpulan benda-benda atau objek yang berada di luar sistem.

Besaran termodinamika adalah entropi. Nilainya tergantung pada keadaan fisik atau kondisi suatu sistem. Dengan kata lain, ini berfungsi untuk mengukur keacakan atau ketidakteraturan. Misalnya, entropi zat padat di mana partikel tidak bebas bergerak, lebih kecil daripada entropi gas, di mana partikel dapat secara mudah mengisi wadah.

Baca Juga: Gas Metana: Berbahaya atau Bermanfaat?

Hukum dan Prinsipnya

Hukum-hukum dasar ini dapat mudah ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Namun, ia diklasifikasikan dalam beberapa bagian. Adapun penjelasannya:

  • Hukum Termodinamika I

Meskipun energi kalor telah berubah menjadi energi mekanik atau usaha luar dan energi dalam, jumlah energi itu akan selalu tetap. Hukum ini merupakan hukum kekekalan energi.

Energi dalam sistem adalah jumlah total semua energi molekul yang ada di dalam sistem. Apabila sistem melakukan usaha atau sistem memperoleh kalor dari lingkungan, maka energi dalam sistem akan naik.

Dalam prosesnya, hukum ini akan mengolah termodinamika unsur gas. Prosesnya antara lain isobarik, isokhorik, isotermik, dan adiabatik.

  • Hukum Termodinamika II

Ini menyatakan bahwa entropi dalam sistem terisolasi akan selalu meningkat. Setiap sistem yang terisolasi secara spontan berevolusi menuju kesetimbangan termal hingga mencapai keadaan entropi maksimum.

Sifatnya adalah irreversible atau tidak dapat tertukar. Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Namun, ia tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya.

Contohnya adalah pembuatan guci. Tanah liat terbentuk sedemikian rupa lalu dipanaskan. Hasilnya adalah benda padat yang tidak bisa dikembalikan lagi menjadi tanah liat.

  • Hukum Termodinamika III

Hukum ini berkaitan erat dengan temperatur nol absolut. Artinya, ketika suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, maka semua proses akan berhenti. Lalu, entropi suatu sistem akan mencapai nilai minimum.

Di sisi lain, hukum ketiga menyatakan bahwa bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol akan bernilai nol pula.

Baca Juga: Perbedaan Bilangan Oktan dan Bilangan Setana pada BBM

Siklus Termodinamika

Siklus ini terdiri dari urutan terkait proses yang melibatkan perpindahan panas dan kerja ke dalam dan keluar sistem, berbagai tekanan, suhu, dan variabel keadaan lain, hingga akhirnya mengembalikan sistem ke keadaan awal. Berikut jenis-jenisnya:

  • Siklus Brayton

Fungsinya adalah menggambarkan bagaimana turbin gas dapat beroperasi. Ide di balik siklus ini adalah untuk mengekstrak energi dari udara dan bahan bakar yang mengalir untuk menghasilkan kerja yang dapat digunakan yang dapat digunakan untuk memberi daya pada banyak kendaraan dengan memberi mereka daya dorong.

Langkah paling dasar dalam mengekstrak energi adalah kompresi udara yang mengalir, pembakaran, dan kemudian ekspansi udara itu untuk menciptakan kerja dan juga menggerakkan kompresi pada saat yang bersamaan.

  • Siklus Carnot

Siklus ini berpotensi memiliki efisiensi terbesar dari sebuah mesin, meskipun siklus lain memiliki efisiensi yang sama karena tidak adanya proses pemborosan insidental seperti gesekan dan tidak adanya konduksi panas antara bagian-bagian mesin yang berbeda pada suhu yang berbeda.

Terdapat dua proses di dalamnya, yakni isotermal dan adiabatik. Elemen yang bekerja adalah udara di dalam silinder tempat piston bergerak. Kemudian mesin harus beroperasi di antara dua sumber dengan kapasitas tak terbatas. Satu pada suhu tinggi dan yang lainnya pada suhu rendah.

Kesimpulan

Dari artikel di atas, kita dapat menarik kesimpulan bahwa termodinamika merupakan proses dalam perpindahan energi panas. Ia memiliki besaran yang bernama entropi dengan transformasi energi yang berada di dalamnya.

Ia terdiri dari tiga hukum yang memiliki syarat dan kondisi masing-masing. Contoh kecilnya dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Begitu pula dengan siklusnya yang terdiri dari elemen dan proses yang dapat diterapkan pada industri tertentu.

Solar Industri menyediakan produk pemesanan Bio Solar B30 dan pengisian Marine Fuel Oil Non-Subsidi untuk Bunker Service. Selengkapnya, silakan kunjungi produk detail kami lainnya untuk mendapatkan penawaran khusus.

Tags

Butuh Informasi Lebih Lanjut?

Apabila anda tertarik dengan penawaran kami, konsultasikan segera kebutuhan anda dengan menghubungi kontak kami untuk mendapatkan informasi lebih detail terkait produk perusahaan.