Arti Perubahan Energi Internal Dan Energi Absolut [PDF]

Citation preview

Arti perubahan energi internal dan energi absolut Ada 4 istilah : -



Sistem dalam termodinamika Lingkungan Kerja (w) (serta keuntungan dan kerugian) Panas (q) (serta keuntungan dan kerugian)



Sstem terbuka, sistem tertutup, sistem tersesat Perbedaan hukum 0,1,2 dan 3 serta konsepnya Isotermal dan adiabatik Isobarik, isokhorik, isoter Gambar silinder Modifikasi hukum termodinamika



Energi internal adalah energi yang berhubungan dengan gerak acak dan tidak teratur dari atom atau molekul dalm suatu sistem. Energi internal adalah energi kinetik dihubungkan dengan gerakan molekul-molekul, dan energi potensial yang dihubungkan dengan getaran rotasi dan energi listrik dari atom-atom di dalam molekul. Energi internal seperti energi adalah sebuah fungsi keadaan yang dapat dihitung dalam sebuah sistem. Energi dalam adalah jumlah dari semua elemen energi mikroskopik yang ada pada sistem. Energi dalam merupakan energi yang dibutuhkan untuk menciptakan sistem. Energi dalam berhubungan dengan energi potensial, seperti struktur molekul, struktur kristal, gerak partikel, dan aspek geometri lain. Termodinamika berfokus pada perubahan energi dalam, namun bukan nilai absolutnya



Sistem dalam termodinamika adalah suatu daerah dalam ruang atau sejumlah benda yang dibatasi oleh permukaan tertutup. Permukaan tertutup yang membungkus system itu dapat berupa permukaan khayal, hanya dibayangkan saja atau permukaan yang benar-benar nyata. Misalnya udara yang ditekan dengan piston dalam silinder adalah sitem. Ruang yang dibatasi oleh dinding silinder dan permukaan piston adalah permukaan tertutup yang nyata. Udara yang berada dalam silinder adalah permukaan tertutup yang nyata. Udara didalam silinder yang menjadi sitem termodinamika juga disebut benda kerja. Segala sesuatu diluar system yang dapat melakukan pertukaan energy dan mempunyai pengaruh langsung dengan sitem disebut lingkungan (surrounding). Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan.



Kalor (Q) merupakan energi yang berpindah dari satu benda ke benda yang lain akibat adanya perbedaan suhu. Berkaitan dengan sistem dan lingkungan, bisa dikatakan bahwa kalor merupakan energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau energi yang berpindah dari lingkungan ke sistem akibat adanya perbedaan suhu. Jika suhu sistem lebih tinggi dari suhu lingkungan, maka kalor akan mengalir dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya, jika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu sistem, maka kalor akan mengalir dari lingkungan menuju sistem.



Sistem tersekat merupakan sistem yang tidak dapat melakukan pertukaran materi maupun energi dengan lingkungannya. Sistem tersekat memiliki jenis energi yang tetap. Contoh untuk sistem tersekat adalah botol termos ideal. Sistem tertutup adalah sistem yang hanya dapat melakukan pertukaran energi dengan lingkungannya. Contoh untuk sistem tertutup ini adalah sejumlah gas dalam silinder tertutup. Sistem terbuka adalah sistem yang dapat mempertukarkan materi dan energi dengan lingkungannya. Akibatnya komposisi dari sistem terbuka tidak tetap (berubah). Contoh untuk sistem terbuka ini adalah sejumlah zat-zat dalam wadah terbuka. 1. Sistem Terbuka Sistem terbuka memungkinkan terjadinya pertukaran kalor dan materi antara sistem dan lingkungan. Contoh sistem terbuka adalah reaksi pemanasan kalium karbonat dalam gelas beker. 2. Sistem Tertutup Sistem tertutup adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadinya pertukaran kalor antara sistem dan lingkungannya, tetapi tidak terjadi pertukaran materi. Contoh sistem tertutup adalah reaksi antara batu kapur dengan air dalam erlenmeyer yang ditutup. 3. Sistem Terisolasi atau Tersekat Pada sistem terisolasi, tidak mungkin terjadi pertukaran kalor dan materi antara sistem dengan lingkungan. Contoh sistem terisolasi adalah air dalam termos. Apakah termodinamika itu? Termodinamika adalah suatu cabang dari ilmu fisika yang mempelajari hubungan antara usaha (energi) dan panas (kalor). Sedangkan menurut bahasa, termodinamika adalah perubahan panas, berasal dari bahasa yunani, thermos = panas dan dynamic = perubahan. Termodinamika ditemukan seiring ditemukannya mesin uap praktis pada dekade 1800-an oleh James Watt. Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu: 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.



Usaha proses isobarik dapat ditentukan dari luas kurva di bawah gra fik P – V.



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



Pada proses ini berlaku hukum Boyle.



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) Gambar by



Gunakan setiap hari untuk mendapatkan kulit bebas keriput promo-goodies.com Proses isokhoris adalah proses perubahan gas dengan volume tetap. Pada grafik P.V dapat digambarkan seperti pada Gambar berikut.



Karena volumenya tetap berarti usaha pada gas ini nol,



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



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.



C. Hukum Kedua 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 Ketiga 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."



1. Hukum ke 0 termodinamika Hukum ke 0 termodinamika berbunyi : ” Jika 2 buah benda berada dalam kondisi kesetimbangan termal dengan benda yang ke 3, maka ketiga benda tersebut berada dalam kesetimbangan termal satu dengan lainnya” . Untuk lebih memahami tentang isi hukum ke 0 termodinamika, maka bunyi hukum ini dapat ditulis ulang dengan kata-kata yang lebih sederhana yaitu Jika benda A mempunyai temperatur yang sama dengan benda B dan benda B mempunyai temperatur yang sama dengan benda C maka temperatur benda A akan sama dengan temperatur benda C atau disebut ketiga benda (benda A, B dan C) berada dalam kondisi kesetimbangan termal.



Gambar 1 kesetimbangan termal antara benda A, benda B dan benda C Penerapan Hukum Termodinamika II dalam Bidang Farmasi 1. Penggunaan Energi Panas dalam Pengobatan, misalnya diagnostik termografi (mendeteksi temperatur permukaan kulit) Termografi dengan prinsip fotokonduktivitas: Dengan menggunakan kamera infra merah, panas yang dipancarkan kulit berupa radiasi infra merah oleh susunan optis yang dijatuhkan ke detektor infra merah menjadi diskontinu. Oleh transduser, infra merah diubah menjadi pulsa listrik. Kemudian, diperkuat dengan amplifier dan ditampilkan gambar di layar Cathode Ray Tube (CRT). Untuk mendapatkan hanya berkas infra merah saja pada transduser dipakai filter transparan yang hanya melewatkan radiasi infra merah. 2. Pembuatan emulsi dengan bantuan emulgator Prinsipnya dengan bantuan emulgator untuk mencampurkan zat-zat yang tidak saling campur. Contohnya pada pembuatan emulsi dari campuran balsam peru dengan oleum sesami. Kedua senyawa itu tidak saling campur. Dengan adanya emulgator, yaitu gom arab maka kedua senyawa tersebut tercampur dan setelah tercampur sulit untuk dipisahkan lagi karena terjadi gerakan-gerakan yang bebas dalam sistem. 3. Termometer bimetal mekanik Keping Bimetal memiliki dua buah keping logam. Kepingan ini dapat melengkung jika terjadi perubahan suhu. Prinsipnya, apabila suhu berubah menjadi tinggi, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keoefisien muainya lebih rendah. Sedangkan jika suhu menjadi rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keofisien muainya lebih tinggi. Logam dengan koefisien muai lebih besar (tinggi) akan lebih cepat memanjang sehingga kepingan akan membengkok (melengkung) sebab logam yang satunya lagi tidak ikut memanjang. Pada termometer, keping bimetal dapat difungsikan sebagai penunjuk arah karena jika kepingan menerima rangsanag berupa suhu, maka keping akan langsung melengkung karena pemuaian panjang pada logam. 4.



EKG Tubuh manusia memiliki potensial listrik, denyut jantung manusia dapat teramati dengan adanya perubahan potensial listrik tersebut. Sensor ditempatkan pada lengan tangan dan kaki, karena ditempat tersebut pulsa potensial denyut dapat menggambarkan kerja jantung mendekati sebenarnya. Pulsa denyut analog akan diubah ke pulsa listrik dengan rangkaian ADC dan kemudian data-data tersebut akan diolah dengan prosesor yang ada di PC. 5. Thermometer Maksimum Termometer air raksa ini memiliki pipa kapiler kecil (pembuluh) didekat tempat/ tabung air raksanya, sehingga air raksa hanya bisa naik bila suhu udara meningkat, tapi tidak dapat turun kembali pada saat suhu udara mendingin. Untuk mengembalikan air raksa ketempat semula, thermometer ini harus dihentakan berkali-kali atau diarahkan dengan menggunakan magnet. Apabila temperatur naik dan kolom air raksa tidak terputus, maka air raksa terdesak melalui bagian yang sempit. Ujung kolom menunjukkan temperatur udara. Apabila suhu turun, kolom air raksa terputus pada bagian yang sempit setelah air raksa dalam bola temperatur menyusut. Ujung lain dari kolom air raksa tetap pada tempatnya. Untuk pengamatan suhu udara ujung kolom ini menunjukkan suhu udara karena penyusutan air raksa kecil sekali dan dapat diabaikan. Termometer maksimum menunjukkan suhu udara tertinggi setelah terakhir dikembalikan.