Loading...
Dalam termodinamika dikenal istilah sistem dan lingkungan. Sistem adalah benda atau sekumpulan apa saja yang akan diteliti atau diamati dan menjadi pusat perhatian. Sedangkan lingkungan adalah benda-benda yang berada diluar dari sistem tersebut. Sistem bersama dengan lingkungannya disebut dengan semesta atau universal. Batas adalah perantara dari sistem dan lingkungan. Contohnya adalah pada saat mengamati sebuah bejana yang berisi gas, yang dimaksud dengan sistem dari peninjauan itu adalah gas tersebut sedangkan lingkungannya adalah bejana itu sendiri.
Klasifikasi Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika bisa diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok, yaitu sistem tertutup, sistem terbuk, dan sistem terisolasi.
1. Sistem Terbuka Termodinamika
Sistem terbuka adalah sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini meliputi peralatan yang melibatkan adanya aliran massa ke dalam atau ke luar sistem. Sistem terbuka juga disebut control volume karena pada sistem terbuka volume sistem tetap.
Pada sistem terbuka berlaku perjanjian sebagai berikut :
a. Panas (Q) bernilai negatif jika keluar sistem dan bernilai posiif jika masuk sistem
b. Usaha (W) bernilai negatif jika keluar sistem dan bernilai positif jika masuk sistem.
Contoh Sistem Terbuka Termodinamika:
- Sistem mesin motor bakar
- Turbin gas
- Turbin uap
- Pesawat jet
2. Sistem Tertutup Termodinamika
Sistem tertutup adalah sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu dimana massa ini tidak dapat melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun usaha (work) dapat melintasi lapis batas sistem tersebut. Dalam sistem tertutup, meskipun massa tidak dapat berubah selama proses berlangsung, namun volume dapat saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang dapat bergerak (moving boundary) pada salah satu bagian dari lapis batas sistem tersebut.
Suatu sistem dapat mengalami pertukaran panas atau kerja atau keduanya, biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
Pembatas adiabatik : tidak memperbolehkan pertukaran panas.
Pembatas rigid : tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
Sistem tertutup juga memiliki dinding, yang dibedakan menjadi dinding adiabatik dan dinding diatermik:
a. Dinding adiabatik merupakan dinding yang menyebabkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama. Pada dinding adiabatik sempurna tidak ada pertukaran energi kalor antara kedua zat
b. Dinding diatermik merupakan dinding yang menyebabkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang cepat.
Contoh Sistem Tertutup Termodinamika:
- Green House yang didalamnya terjadi pertukaran kalor tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.
- Suatu balon udara yang dipanaskan, dimana masa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya
berubah, dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon.
3. Sistem Terisolasi Termodinamika
Sistem yang mengakibatkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.
Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume (v), masa (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain. Suatu sistem dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis koordinat sistem tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai koordinat yang tetap. Apabila koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium).
Contoh Sistem Terisolasi Termodinamika: tabung gas.
Sifat-sifat Sistem
Keadaan sistem bisa diidentifikasi atau diterangkan dengan besaran yang bisa diobservasi seperti volume, temperatur, tekanan, kerapatan dan sebagainya. Semua besaran yang mengidentifikasi keadaan sistem disebut sifat-sifat sistem.
Klasifikasi Sifat-sifat Sistem
Sifat-sifat termodinamika bisa dibagi atas dua kelompok, yaitu sifat ekstensif dan sifat intensif.
1. Sifat ekstensif
Besaran sifat dari sistem dibagi ke dalam beberapa bagian. Sifat sistem, yang harga untuk keseluruhan sistem merupakan jumlah dari harga komponen-komponen individu sistem tersebut, disebut sifat ekstensif. Contohnya, volume total, massa total, dan energi total sistem adalah sifat-sifat ekstensif.
2. Sifat intensif
Perhatikan bahwa temperatur sistem bukanlah jumlah dari temperatur-temperatur bagian sistem. Begitu juga dengan tekanan dan kerapatan sistem. Sifat-sifat seperti temperatur, tekanan dan kerapatan ini disebut sifat intensif.
Kesetimbangan Termal
Misalkan dua benda yang berasal dari material yang sama atau berbeda, yang satu panas, dan lainnya dingin. Ketika benda ini ditemukan, benda yang panas menjadi lebih dingin dan benda yang dingin menjadi lebih panas. Jika kedua benda ini dibiarkan bersinggungan untuk beberapa lama, akan tercapai keadaan dimana tidak ada perubahan yang bisa diamati terhadap sifat-sifat kedua benda tersebut. Keadaan ini disebut keadaan kesetimbangan termal, dan kedua benda akan mempunyai temperatur yang sama.
Klasifikasi Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika bisa diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok, yaitu sistem tertutup, sistem terbuk, dan sistem terisolasi.
1. Sistem Terbuka Termodinamika
Sistem terbuka adalah sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini meliputi peralatan yang melibatkan adanya aliran massa ke dalam atau ke luar sistem. Sistem terbuka juga disebut control volume karena pada sistem terbuka volume sistem tetap.
Pada sistem terbuka berlaku perjanjian sebagai berikut :
a. Panas (Q) bernilai negatif jika keluar sistem dan bernilai posiif jika masuk sistem
b. Usaha (W) bernilai negatif jika keluar sistem dan bernilai positif jika masuk sistem.
Contoh Sistem Terbuka Termodinamika:
- Sistem mesin motor bakar
- Turbin gas
- Turbin uap
- Pesawat jet
2. Sistem Tertutup Termodinamika
Sistem tertutup adalah sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu dimana massa ini tidak dapat melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun usaha (work) dapat melintasi lapis batas sistem tersebut. Dalam sistem tertutup, meskipun massa tidak dapat berubah selama proses berlangsung, namun volume dapat saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang dapat bergerak (moving boundary) pada salah satu bagian dari lapis batas sistem tersebut.
Suatu sistem dapat mengalami pertukaran panas atau kerja atau keduanya, biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
Pembatas adiabatik : tidak memperbolehkan pertukaran panas.
Pembatas rigid : tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
Sistem tertutup juga memiliki dinding, yang dibedakan menjadi dinding adiabatik dan dinding diatermik:
a. Dinding adiabatik merupakan dinding yang menyebabkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama. Pada dinding adiabatik sempurna tidak ada pertukaran energi kalor antara kedua zat
b. Dinding diatermik merupakan dinding yang menyebabkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang cepat.
Contoh Sistem Tertutup Termodinamika:
- Green House yang didalamnya terjadi pertukaran kalor tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.
- Suatu balon udara yang dipanaskan, dimana masa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya
berubah, dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon.
3. Sistem Terisolasi Termodinamika
Sistem yang mengakibatkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.
Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume (v), masa (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain. Suatu sistem dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis koordinat sistem tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai koordinat yang tetap. Apabila koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium).
Contoh Sistem Terisolasi Termodinamika: tabung gas.
Sifat-sifat Sistem
Keadaan sistem bisa diidentifikasi atau diterangkan dengan besaran yang bisa diobservasi seperti volume, temperatur, tekanan, kerapatan dan sebagainya. Semua besaran yang mengidentifikasi keadaan sistem disebut sifat-sifat sistem.
Klasifikasi Sifat-sifat Sistem
Sifat-sifat termodinamika bisa dibagi atas dua kelompok, yaitu sifat ekstensif dan sifat intensif.
1. Sifat ekstensif
Besaran sifat dari sistem dibagi ke dalam beberapa bagian. Sifat sistem, yang harga untuk keseluruhan sistem merupakan jumlah dari harga komponen-komponen individu sistem tersebut, disebut sifat ekstensif. Contohnya, volume total, massa total, dan energi total sistem adalah sifat-sifat ekstensif.
2. Sifat intensif
Perhatikan bahwa temperatur sistem bukanlah jumlah dari temperatur-temperatur bagian sistem. Begitu juga dengan tekanan dan kerapatan sistem. Sifat-sifat seperti temperatur, tekanan dan kerapatan ini disebut sifat intensif.
Kesetimbangan Termal
Misalkan dua benda yang berasal dari material yang sama atau berbeda, yang satu panas, dan lainnya dingin. Ketika benda ini ditemukan, benda yang panas menjadi lebih dingin dan benda yang dingin menjadi lebih panas. Jika kedua benda ini dibiarkan bersinggungan untuk beberapa lama, akan tercapai keadaan dimana tidak ada perubahan yang bisa diamati terhadap sifat-sifat kedua benda tersebut. Keadaan ini disebut keadaan kesetimbangan termal, dan kedua benda akan mempunyai temperatur yang sama.
