Apa yang dimaksud Termodinamika

Ini adalah istilah yang digunakan untuk mencakup serangkaian studi dan eksperimen yang dilakukan di bawah hukum fisika , yang menganalisis secara rinci keseimbangan unsur-unsur terestrial, serta bagaimana panas dan energi mempengaruhi kehidupan di planet ini dan bahan-bahan yang membuat itu. Dari sini, dimungkinkan untuk membuat berbagai mesin yang membantu dalam proses industri. Kata tersebut berasal dari kata Yunani dan , yang berarti “termo” dan “panas.

Apa itu termodinamika?

Definisi termodinamika menunjukkan bahwa itu adalah ilmu yang secara khusus membahas hukum-hukum yang mengatur transformasi energi panas menjadi energi mekanik dan sebaliknya. Hal ini didasarkan pada tiga prinsip dasar dan memiliki implikasi filosofis yang jelas dan juga memungkinkan perumusan konsep yang paling jauh jangkauannya dalam fisika.

Dalam hal ini, berbagai metode penyelidikan dan apresiasi objek yang diperlukan digunakan, seperti besaran ekstensif dan non-ekstensive. Yang ekstensif mempelajari energi internal, komposisi molar atau volume dan yang kedua, untuk bagiannya, mempelajari tekanan. , suhu dan potensi kimia; meskipun demikian, besaran lain digunakan untuk analisis yang akurat.

Apa yang dipelajari termodinamika?

Termodinamika mempelajari pertukaran energi panas antara sistem dan fenomena mekanik dan kimia yang tersirat dari pertukaran tersebut . Secara khusus ia bertugas mempelajari fenomena yang di dalamnya terjadi transformasi energi mekanik menjadi energi panas atau sebaliknya fenomena yang disebut transformasi termodinamika.

Ini dianggap sebagai ilmu fenomenologis , karena berfokus pada studi makroskopik objek dan lainnya. Demikian pula, ia menggunakan ilmu-ilmu lain untuk dapat menjelaskan fenomena yang ingin diidentifikasi dalam objek analisisnya, seperti mekanika statistik. Sistem termodinamika menggunakan beberapa persamaan yang membantu untuk mencampur sifat-sifatnya.

Di antara prinsip-prinsip dasarnya dapat ditemukan bahwa energi, yang dapat ditransfer dari satu tubuh ke tubuh lain, melalui panas. Ini diterapkan pada banyak bidang studi seperti teknik , serta berkolaborasi dengan pengembangan mesin, mempelajari perubahan fasa, reaksi kimia, dan lubang hitam .

Apa itu sistem termodinamika?

Tubuh, atau kumpulan benda, di mana transformasi termodinamika terjadi disebut sistem termodinamika . Studi tentang suatu sistem dilakukan mulai dari keadaan, yaitu dari kondisi fisiknya pada saat tertentu. Pada tingkat mikroskopis, keadaan ini dapat dijelaskan dengan menggunakan koordinat atau variabel termal, seperti massa, tekanan, suhu, dll, yang dapat diukur secara sempurna, tetapi pada tingkat mikroskopis, fraksi (molekul, atom) yang membentuk sistem dan mengidentifikasi himpunan posisi dan kecepatan partikel-partikel ini di mana sifat mikroskopis akhirnya bergantung.

Selain itu, sistem termodinamika adalah wilayah ruang yang tunduk pada studi yang sedang dilakukan dan dibatasi oleh permukaan yang bisa nyata atau imajiner. Wilayah di luar sistem yang berinteraksi dengannya disebut lingkungan sistem. Sistem termodinamika berinteraksi dengan lingkungannya melalui pertukaran materi dan energi.

Permukaan yang memisahkan sistem dari sisa konteksnya disebut dinding , dan menurut karakteristiknya mereka diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu:

Sistem termodinamika terbuka

Ini adalah pertukaran antara energi dan materi.

Sistem termodinamika tertutup

Itu tidak bertukar materi, tetapi bertukar energi.

Sistem termodinamika terisolasi

Itu tidak bertukar materi atau energi.

Prinsip termodinamika

Termodinamika memiliki dasar-dasar tertentu yang menentukan besaran fisika dasar yang mewakili sistem termodinamika. Prinsip-prinsip ini menjelaskan seperti apa perilaku mereka dalam kondisi tertentu dan mencegah munculnya fenomena tertentu.

Suatu benda dikatakan berada dalam kesetimbangan termal bila panas yang diterima dan dipancarkannya sama . Dalam hal ini suhu semua titiknya adalah dan tetap konstan. Sebuah kasus paradoks kesetimbangan termal adalah besi terkena matahari.

Suhu tubuh ini, setelah keseimbangan tercapai, tetap lebih tinggi daripada suhu lingkungan karena kontribusi energi matahari yang berkelanjutan dikompensasi oleh apa yang dipancarkan tubuh dan kehilangannya dengan konduksi dan konveksinya.

nol prinsip termodinamika atau nol hukum termodinamika hadir ketika dua mayat di kontak berada pada suhu yang sama setelah mencapai kesetimbangan termal. Mudah dipahami bahwa benda yang terdingin menghangat dan yang lebih hangat mendingin, dan dengan demikian aliran panas bersih di antara mereka berkurang karena perbedaan suhunya berkurang.

Hukum pertama termodinamika

Prinsip pertama termodinamika adalah prinsip kekekalan energi (benar dan sesuai dengan teori relativitas materi-energi) yang menurutnya tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, meskipun dapat diubah dengan cara lain.

Generalisasi prinsip energi memungkinkan kita untuk menegaskan bahwa variasi gaya internal suatu sistem adalah jumlah dari pekerjaan yang dilakukan dan ditransfer, pernyataan logis karena telah ditetapkan bahwa kerja dan panas adalah cara mentransfer energi dan panas. bahwa itu tidak menciptakan atau menghancurkan.

Energi internal suatu sistem dipahami sebagai jumlah energi yang berbeda dan semua partikel yang menyusunnya, seperti: energi kinetik translasi, rotasi dan vibrasi, energi ikat, energi kohesi, dll.

Prinsip pertama telah dinyatakan, kadang-kadang, sebagai ketidakmungkinan keberadaan ponsel abadi jenis pertama, yaitu, kemungkinan menghasilkan kerja tanpa mengkonsumsi energi dengan cara apa pun di mana ia memanifestasikan dirinya.

Prinsip kedua termodinamika

Prinsip kedua ini berkaitan dengan ireversibilitas peristiwa fisik , terutama ketika perpindahan panas terjadi.

Sejumlah besar fakta eksperimental menunjukkan bahwa transformasi yang terjadi secara alami memiliki arti tertentu, tanpa pernah diamati, bahwa itu dilakukan secara spontan ke arah yang berlawanan.

Prinsip kedua termodinamika adalah generalisasi dari apa yang diajarkan pengalaman tentang pengertian di mana transformasi spontan terjadi. Ini mendukung berbagai formulasi yang sebenarnya setara. Lord Kelvin, fisikawan dan matematikawan Inggris, menyatakannya dalam istilah ini pada tahun 1851 “Tidak mungkin untuk melakukan transformasi yang satu-satunya hasil adalah konversi menjadi kerja panas yang diekstraksi dari satu sumber suhu seragam”

Ini adalah salah satu hukum termodinamika terpenting dalam fisika; Meskipun mereka dapat dirumuskan dalam banyak cara, semuanya mengarah pada penjelasan konsep ireversibilitas dan entropi. Fisikawan dan matematikawan Jerman, Rudolf Clausius menetapkan ketidaksetaraan yang terkait antara suhu sejumlah sumber panas yang berubah-ubah dan jumlah panas yang diserap yang dikirimkan olehnya, ketika suatu zat melewati proses siklus apa pun, reversibel atau ireversibel, bertukar panas dengan sumber.

Pada Pembangkit Listrik Tenaga Air, energi listrik dihasilkan dari energi potensial air yang dibendung. Daya ini diubah menjadi energi kinetik ketika air turun melalui pipa dan sebagian kecil dari energi kinetik ini diubah menjadi gaya kinetik rotasi turbin, yang sumbunya integral dengan sumbu induktor alternator yang menghasilkan gaya. listrik.

Prinsip pertama termodinamika memungkinkan kita untuk memastikan bahwa dalam perubahan dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya tidak ada kenaikan atau penurunan daya awal, prinsip kedua memberi tahu kita bahwa sebagian energi itu akan ditembakkan dalam bentuk panas.

Prinsip Ketiga Termodinamika

Hukum ketiga dikembangkan oleh ahli kimia Walr Nernst selama tahun 1906-1912, itulah sebabnya sering disebut sebagai teorema Nernst atau postulat Nernst . Prinsip ketiga termodinamika ini mengatakan bahwa entropi sistem nol mutlak adalah konstanta tertentu . Ini karena ada sistem suhu nol di keadaan dasarnya, sehingga entropinya ditentukan oleh degenerasi keadaan dasar. Pada tahun 1912, Nernst menetapkan hukum sebagai berikut: “Tidak mungkin dengan prosedur apa pun untuk mencapai isoterm T = 0 dalam jumlah langkah yang terbatas”

Proses termodinamika

Dalam konsep termodinamika, proses adalah perubahan yang terjadi dalam suatu sistem dan yang membawanya dari keadaan setimbang awal ke keadaan setimbang akhir. Ini diklasifikasikan menurut variabel yang tetap konstan selama proses.

Suatu proses dapat terjadi mulai dari mencairnya es, hingga penyalaan campuran udara-bahan bakar untuk melakukan pergerakan piston dalam mesin pembakaran dalam.

Ada tiga kondisi yang dapat bervariasi dalam sistem termodinamika: suhu, volume, dan tekanan. Proses termodinamika dipelajari dalam gas , karena cairan tidak dapat dimampatkan dan perubahan volume tidak terjadi. Juga, karena suhu tinggi, cairan berubah menjadi gas . Dalam padatan, studi termodinamika tidak dilakukan karena tidak dapat dimampatkan dan tidak ada kerja mekanis pada benda tersebut.

Jenis proses termodinamika

Proses ini diklasifikasikan menurut pendekatan mereka, untuk menjaga salah satu variabel konstan, baik suhu, tekanan atau volume. Selain itu, kriteria lain diterapkan seperti pertukaran energi dan modifikasi semua variabelnya.

Proses isotermal

Proses isotermal adalah semua proses di mana suhu sistem tetap konstan . Ini dilakukan dengan bekerja, sehingga variabel lain (P dan V) berubah seiring waktu.

Proses isobarik

Proses isobarik adalah salah satu di mana tekanan tetap konstan . Variasi suhu dan volume akan menentukan perkembangannya. Volume dapat berubah secara bebas ketika suhu diubah.

Proses isokhorik

Dalam proses isokhorik volume tetap konstan . Ini juga dapat dianggap sebagai sistem di mana sistem tidak menghasilkan pekerjaan apa pun (W = 0).

Pada dasarnya, mereka adalah fenomena fisik atau kimia yang dipelajari di dalam wadah apa pun, baik dengan pengadukan maupun tidak.

Proses adiabatik

Proses adiabatik adalah proses termodinamika di mana tidak ada pertukaran panas dari sistem ke luar atau ke arah yang berlawanan. Contoh dari jenis proses ini adalah yang dapat dilakukan dalam termos untuk minuman.

Contoh proses termodinamika

  • Contoh proses isokhorik: Volume gas dijaga konstan. Ketika setiap jenis perubahan suhu terjadi, itu akan disertai dengan perubahan tekanan. Seperti halnya uap dalam panci bertekanan, tekanannya meningkat saat memanas.
  • Sebagai contoh proses isotermal: Suhu gas tetap konstan. Ketika volume meningkat , tekanan berkurang . Misalnya, balon dalam mesin pembuat vakum meningkatkan volumenya saat ruang hampa dibuat.
  • Sehubungan dengan proses adiabatik: misalnya, kompresi piston di pompa pemompaan ban sepeda, atau dekompresi cepat dari plunger jarum suntik, yang sebelumnya mengompresi dengan lubang outlet terpasang.

Pertanyaan yang Sering Diajukan tentang Termodinamika

Apa yang disebut termodinamika?

Ini dikenal sebagai cabang fisika yang bertanggung jawab untuk mempelajari aksi mekanis panas dan bentuk energi serupa lainnya. Studinya menempatkan objek sebagai metode makroskopik nyata, melalui penalaran deduktif, dan memperhatikan variabel ekstensif seperti energi internal, entropi atau volume, serta variabel intensif seperti tekanan, suhu, atau potensi kimia.

Untuk apa termodinamika?

Termodinamika dapat diterapkan pada berbagai topik sains dan teknik, seperti motor, reaksi kimia, fenomena transportasi, transisi fase, dan bahkan lubang hitam. Hal ini juga hadir dalam makanan, karena fakta bahwa panas di dapur mengalami transformasi kimia, dalam arsitektur, dengan mempelajari aspek energi surya pasif dan dalam pembangkitan listrik, dengan menggerakkan generator listrik dan turbin uap.

Apa yang disebut dengan sistem termodinamika?

Sistem termodinamika dapat berupa termometer, makanan kaleng, ruang hiperbarik, baterai, telepon, panci presto, pakaian selam, tabung gas, brankas, bola lampu, televisi, reaktor nuklir, hingga sistem termodinamika. campuran udara dan bensin dalam mesin panas dan dikenal sebagai fragmen alam semesta yang diisolasi dari yang lain untuk diselidiki.

Tentang apa hukum kedua termodinamika?

Hukum ini dengan jelas menyatakan bahwa entropi sistem termodinamika terisolasi meningkat dengan berlalunya waktu, sehingga mencapai nilai maksimumnya. Ketika salah satu bagian dari sistem berinteraksi dengan yang lain, tekanan, kepadatan dan suhu dibagi menjadi bagian yang sama, menyebabkannya mencapai keseimbangan termal umum.

Untuk apa hukum nol termodinamika?

Ini berfungsi untuk menyeimbangkan suhu proses termodinamika, membuat mereka berbagi energi yang mereka miliki. Dikatakan bahwa energi yang hilang oleh benda panas diperoleh oleh benda dingin, dan berkat proses inilah kedua belah pihak berhasil menyamakan energi panas yang mereka miliki.

Medan listrik

Sumber daya

Entropi

Tekanan

4

Related Posts