Termodinamika dalam Kehidupan sehari-hari Beserta Contohnya

Pengertian Termodinamika

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana hubungan termodinamika berasal.

Aplikasi termodinamika banyak sekali dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Contoh simple dari termodinamika ialah perubahan suhu tubuh. Selain itu ada banyak sekali peralatan rumah tangga yang memanfaatkan konsep termodinamika.Termodinamika merupakan suatu ilmu yang mempelajari tentang perubahan suhu atau perubahan panas. Berbicara tentang termodinamika tidak lepas dari suhu dan kalor.

Aplikasi termodinamika yang sangat sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari ialah adanya embun diluar gelas yang berisi es. Hal ini disebabkan udara yang berada di luar gelas (sistem) banyak mengandung uap air, gelas yang berisi es bersuhu rendah dan terasa dingin sehingga udara yang bersentuhan dengan gelas akan mengalami penurunan suhu. Udara yang mengandung uap air juga akan mengalami penurunan suhu. Jika suhu udara sudah sangat rendah maka uap air akan mengembun dan berubah menjadi tetesan-tetesan air di luar gelas tersebut. Peristiwa tersebut sesuai dengan hukum II Termodinamika. Pada peristiwa tersebut terjadi proses penyerapan panas di dalam gelas. Peristiwa tersebut merupakan sistem tertutup karena hanya terjadi proses pertukaran kalor dan tidak terjadi proses pertukaran zat. Peristiwa tersebut menggunakan media sebagai pembatas rigid yaitu mempertukarkan kalor menggunakan gelas sebagai media.

Aplikasi termodinamika yang lainnya ialah termos. Termos merupakan alat yang cara kerjanya menggunakan konsep hukum I Termodinamika. Termos merupakan sebuah sistem terisolasi, hal ini karena tabung yang digunakan sebagai wadah untuk menyimpan air terisolasi dengan lingkungan luarnya. Di antara tabung bagian dalam termos dengan bagian luar dipisahkan oleh suatu ruang hampa udara. Ruang hampa udara ini berfungsi untuk mencegah perpindahan kalor antara lingkungan dengan tabung bagian dalam termos ataupun sebaliknya

Aplikasi hukum termodinamika juga dijumpai pada manusia dan hewan. Dapatkah kamu menjelaskannya ? manusia melakukan kerja karena manusia mempunyai energi. Darimanakah manusia memperoleh energi ? iya benar sekali, manusia mendapatkan energi dari makanan yang dimakan. Makanan yang dikonsumsi manusia mengandung energi kimia. energi kimia yang masuk ke dalam tubuh dari makanan menyebabkan energi kimia di dalam tubuh juga akan bertambah. Energi tersebut digunakan manusia untuk melakukan kerja baik untuk bekerja, belajar, berolahraga dan melakukan aktivitas yang lain. Energi tersebut juga digunakan untuk mengganti sel-sel tubuh yang rusak ataupun untuk pertumbuhan. Ketika melakukan kerja atau aktivitas secara tidak langsung kita membuang kalor pada lingkungan melalui keringat. Sisa-sisa eergi yang tidak digunakan juga akan dikeluarkan dari dalam tubuh melalui proses metabolisme. Setelah melakukan kerja energi di dalam tubuh akan menurun dan perut terasa lapar, sehingga kita disarankan untuk makan lagi agar tubuh tetap mempunyai energi yang cukup untuk beraktivitas kembali.

Sistem Termodinamika

Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.

Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

Sistem tertutup
Terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
- Pembatas Adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas
- Pembatas Rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
Sistem terisolasi
Tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
Sistem terbuka

Terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.

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.

Keadaan Termodinamika

Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).

Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.

Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.

Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.

APLIKASI TERMODINAMIKA DALAM KEHIDUPAN

Selain pada proses termodinamika dan manusia, penerapan hukum I termodinamika juga dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, misal:

1. Termos

Pada alat rumah tangga tersebut terdapat aplikasi hukum I termodinamika dengan sistem terisolasi. Dimana tabung bagian dalam termos yang digunakan sebagai wadah air, terisolasi dari lingkungan luar karena adanya ruang hampa udara di antara tabung bagian dalam dan luar. Maka dari itu, pada termos tidak terjadi perpindahan kalor maupun benda dari sistem menuju lingkungan maupun sebaliknya.

2. Mesin kendaraan bermotor

Pada mesin kendaraan bermotor terdapat aplikasi termodinamika dengan sistem terbuka. Dimana ruang didalam silinder mesin merupakan sistem, kemudian campuran bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem melalui knalpot.

3. Refferigerator (Lemari Es)

Adalah suatu unit mesin pendingin di pergunakan dalam rumah tangga, untuk menyimpan bahan makanan atau minuman. Untuk menguapkan bahan pendingin di perlukan panas.

Lemari es memanfaatkan sifat ini. Bahan pendingin yang digunakan sudah menguap pada suhu -200C. panas yang diperlukan untuk penguapan ini diambil dari ruang pendingin, karena itu suhu dalam ruangan ini akan turun. Penguapan berlangsung dalam evaporator yang ditempatkan dalam ruang pendingin. Karena sirkulasi udara, ruang pendingin ini akan menjadi dingin seluruhnya.
Lemari Es merupakan kebalikan mesin kalor. Lemari Es beroperasi untuk mentransfer kalor keluar dari lingkungan yang sejuk kelingkungn yang hangat. Dengan melakukan kerja W, kalor diambil dari daerah temperatur rendah T_L (katakanlah, di dalam lemari Es), dan kalor yang jumlahnya lebih besar dikeluarkan pada temperature tinggi T_h (ruangan).

Sistem lemari Es yang khas, motor kompresor memaksa gas pada temperatur tinggi melalui penukar kalor (kondensor) di dinding luar lemari Es dimana Q_hdikeluarkan dan gas mendingin untuk menjadi cair. Cairan lewat dari daerah yang bertekanan tinggi , melalui katup, ke tabung tekanan rendah di dinding dalam lemari es, cairan tersebut menguap pada tekanan yang lebih rendah ini dan kemudian menyerap kalor (Q_L) dari bagian dalam lemari es. Fluida kembali ke kompresor dimana siklus dimulai kembali.

Lemari Es yang sempurna (yang tidak membutuhkan kerja untuk mengambil kalor dari daerah temperatur rendah ke temperatur tinggi) tidak mungkina ada. Ini merupakan pernyataan Clausius mengenai hukum Termodinamika kedua. Kalor tidak mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas. Dengan demikian tidak akan ada lemari Es yang sempurna.

4. Pendingin Ruangan (AC)

Air Conditioner (AC) alias Pengkondision Udara merupakan seperangkat alat yang mampu mengkondisikan ruangan yang kita inginkan, terutama mengkondisikan ruangan menjadi lebih rendah suhunya dibanding suhu lingkungan sekitarnya. Filter (penyaring) tambahan digunakan untuk menghilangkan polutan dari udara. AC yang digunakan dalam sebuah gedung biasanya menggunakan AC sentral. Selain itu, jenis AC lainnya yang umum adalah AC ruangan yang terpasang di sebuah jendela. Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon, yang mengalir dalam sistem, menjadi cair dan melepaskan panas saat dipompa (diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area. Sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada jendela luar.

Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostatmengontrol motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.

SOURCE : http://peggytarezacollins.blogspot.com/2013/10/termodinamika-dalam-kehidupan-sehari.html

Atkins, P.W. 1999. KIMIA FISIK jilid 1 edisikeempat. Jakarta: Erlangga

Penelusuran yang terkait dengan Termodinamika