Hukum Termodinamika: Penjelasan, Hukum 0, 1, 2, dan 3 + Contoh Soalnya

hukum termodinamika
Ilustrasi oleh dribbble.com

Hukum termodinamika secara universal dibagi menjadi 4 jenis hukum (1) termodinamika ke-0, termodinamika ke-2, termodinamika ke-3 dan termodinamika ke-4.

Termodinamika adalah bidang ilmu yang meliputi hubungan antara panas dan jenis energi lainnya. Bidang ilmu ini ditemukan dan diteliti awal abad 18. Pada saat itu, terkait dengan dan mendapat perhatian karena penggunaan mesin uap.

Termodinamika ini berasal dari bahasa Yunani dimana Thermos yang artinya panas dan Dynamic yang artinya perubahan. Termodinamika ini berhubungan erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.

hukum termodinamika

Inti dari pembahasan termodinamika yaitu bagaimana energi dalam bentuk panas dapat mengalir dari satu benda ke benda lain, proses dari aliran energi tersebut, dan akibat yang dihasikan oleh tersebut.

Hukum Termodinamika

Pada termodinamika, terdapat 4 hukum yang berlaku secara universal.

Hukum Termodinamika 0

Hukum termodinamika 0 menjelaskan kesetimbangan termal berlaku universal, dengan kata lain apapun zat atau materi benda akan memiliki kesetimbangan termal yang sama bila disatukan.

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

Hukum Termodinamika 1

hukum termodinamika

Hukum termodinamika 1 menunjukkan hukum kekekalan energi.

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

Terdapat persamaan matematik yang menjelaskan hukum ini, yaitu:

Q = W + ΔU

Dimana Q adalah kalor/panas yang diterima/dilepas (J), W adalah energi/usaha (J), dan Delta U adalah perubahan energi (J). J adalah satuan internasional untuk energi atau usaha, yaitu Joule.

Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa seluruh kalor yang diterima atau dilepas oleh benda akan dijadikan usaha ditambahkan dengan perubahan energi.

Perjanjian pada hukum I Termodinamika

Rumus hukum I Termodinamika dipakai dengan perjanjian sebagai berikut ini :
1. Usaha (W) bernilai positif (+) jika sistem melakukan suatu usaha
2. Usaha (W) bernilai negatif (-) jika sistem menerima suatu usaha
3. Q bernilai negatif jika sistem melepaskan kalor
4. Q bernilai positif jika sistem menerima suatu kalor

Hukum 2 Termodinamika

Hukum 2 termodinamika menunjukkan kondisi alami dari alur kalor suatu objek dengan sistem.

“Kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin; kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas tanpa dilakukan usaha”

Penjelasan hukum II Termodinamika ialah sebagai berikut ini:
  • Tidaklah mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, menerima kalor dari satu reservoir dan mengubah kalor seluruhnya menjadi usaha dan membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus dengan mengambil kalor dari reservoir yang mempunyai suhu rendah dan memberikannya ke reservoir suhu tinggi tanpa usaha dari luar.
  • Mesin yang bekerja di antara reservoir suhu Tt dan reservoir suhu Tt(Tt > Tr), mempunyai efisiensi maksimum
Baca Juga  Contoh Teks Iklan

Hukum Termodinamika 3

“Entropi dari suatu kristal sempurna pada absolut nol adalah sama dengan nol,”

Proses-Proses Termodinamika

Proses termodinamika terbagi menjadi empat macam, tergantung dari keadaan tekanan, volume, dan suhu saat terjadinya proses tersebut. Proses-proses tersebut umumnya digambarkan dalam diagram P-V, yaitu diagram yang menggambarkan tekanan (P) dan volume (V) saat proses terjadi.

Terdapat dua hal penting yang harus diingat dari berbagai jenis proses-proses termodinamika, yaitu variabel yang berubah dan usaha yang dilakukan. Usaha yang terjadi pada suatu proses termodinamika dapat diketahui dengan menghitung luasan grafik P-V.

Isobarik

Isobarik yaitu proses termodinamika yang tidak mengubah nilai tekanan sistem (ΔP=0) Nilai usaha dapat dihitung dengan persamaan berikut.

W= P. ΔV

Dari rumus tersebut, diketahui juga bahwa apabila volume membesar (terjadi pemuaian) maka usaha bernilai positif, dan bila volume mengecil (terjadi penyusutan) maka usaha bernilai negatif.

hukum termodinamika

Isokhorik

Isokhorik yaitu proses termodinamika yang tidak mengubah nilai volume sistem (Delta V = 0). Pada proses ini, nilai usaha adalah 0 karena tidak terdapat suatu luasan bangun yang terdapat pada gambar P-V.

isokhorik

Isotermik

Isotermik yaitu proses termodinamika yang tidak mengubah nilai suhu sistem (Delta T = 0).

isotermik

Adibatik

Adiabatik yaitu proses termodinamika yang tidak mengubah nilai kalor sistem (Q = 0).

proses adiabatik

Contoh Soal dan Pembahasan

  1. Suatu gas mempunyai volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Bila tekanan gas yaitu 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut ??
    (1 atm = 1,01 x 105 Pa)

Pembahasan

Diketahui:
V2 = 4,5 m3
V1 = 2,0 m3
P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap

Jawab :

  • W = P (ΔV)
  • = P (V2 − V1)
  • = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule

2. Suatu mesin mempunyai suhu reservoir tinggi 400°C dan suhu reservoir rendah 70°C. Hitunglah efisiensi pada mesin tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:
Tt = 400°C atau 673 k
Tr = 70°C atau 343 K

Jawab:

hukum termodinamika

Maka, efisiensi mesin sebesar 49%

Demikian ulasan tentang Hukum Termodinamika baik dari hukum 0,1,2 dan 3 termodinamika beserta contoh soal dan pembahasannya. Semoga bermanfaat!

Referensi:

  • studiobelajar.com
  • rumus.co.id

Hukum Termodinamika: Penjelasan, Hukum 0, 1, 2, dan 3 + Contoh Soalnya