Pengertian, Klasifikasi, Dan Sifat-Sifat Sistem Termodinamika
Dalam termodinamika dikenal istilah sistem dan lingkungan. Sistem adalah benda atau sekumpulan apa saja yang akan diteliti atau diamati dan menjadi sentra perhatian. Sedangkan lingkungan ialah benda-benda yang berada diluar dari sistem tersebut. Sistem bersama dengan lingkungannya disebut dengan semesta atau universal. Batas ialah mediator dari sistem dan lingkungan. Contohnya ialah pada dikala mengamati sebuah ember yang berisi gas, yang dimaksud dengan sistem dari peninjauan itu ialah gas tersebut sedangkan lingkungannya ialah ember itu sendiri.
Klasifikasi Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika sanggup diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok, yaitu sistem tertutup, sistem terbuk, dan sistem terisolasi.
1. Sistem Terbuka Termodinamika
Sistem terbuka ialah sistem yang menimbulkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini mencakup peralatan yang melibatkan adanya pemikiran massa ke dalam atau ke luar sistem. Sistem terbuka juga disebut control volume lantaran pada sistem terbuka volume sistem tetap.
Pada sistem terbuka berlaku perjanjian sebagai berikut :
a. Panas (Q) bernilai negatif kalau keluar sistem dan bernilai posiif kalau masuk sistem
b. Usaha (W) bernilai negatif kalau keluar sistem dan bernilai positif kalau masuk sistem.
Contoh Sistem Terbuka Termodinamika:
- Sistem mesin motor bakar
- Turbin gas
- Turbin uap
- Pesawat jet
2. Sistem Tertutup Termodinamika
Sistem tertutup ialah sistem yang menimbulkan 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 sanggup melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun perjuangan (work) sanggup melintasi lapis batas sistem tersebut. Dalam sistem tertutup, meskipun massa tidak sanggup berubah selama proses berlangsung, namun volume sanggup saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang sanggup bergerak (moving boundary) pada salah satu kepingan dari lapis batas sistem tersebut.
Suatu sistem sanggup 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 mempunyai dinding, yang dibedakan menjadi dinding adiabatik dan dinding diatermik:
a. Dinding adiabatik merupakan dinding yang mengakibatkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama. Pada dinding adiabatik tepat tidak ada pertukaran energi kalor antara kedua zat
b. Dinding diatermik merupakan dinding yang mengakibatkan 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 menimbulkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak sanggup terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, lantaran niscaya 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 memilih sifat dari sistem disebut property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), menyerupai 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 sanggup berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis koordinat sistem tersebut sanggup 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 sanggup diidentifikasi atau diterangkan dengan besaran yang sanggup diobservasi menyerupai volume, temperatur, tekanan, kerapatan dan sebagainya. Semua besaran yang mengidentifikasi keadaan sistem disebut sifat-sifat sistem.
Klasifikasi Sifat-sifat Sistem
Sifat-sifat termodinamika sanggup 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 ialah sifat-sifat ekstensif.
2. Sifat intensif
Perhatikan bahwa temperatur sistem bukanlah jumlah dari temperatur-temperatur kepingan sistem. Begitu juga dengan tekanan dan kerapatan sistem. Sifat-sifat menyerupai 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 masbodoh dan benda yang masbodoh menjadi lebih panas. Jika kedua benda ini dibiarkan bersinggungan untuk beberapa lama, akan tercapai keadaan dimana tidak ada perubahan yang sanggup 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 sanggup diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok, yaitu sistem tertutup, sistem terbuk, dan sistem terisolasi.
1. Sistem Terbuka Termodinamika
Sistem terbuka ialah sistem yang menimbulkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini mencakup peralatan yang melibatkan adanya pemikiran massa ke dalam atau ke luar sistem. Sistem terbuka juga disebut control volume lantaran pada sistem terbuka volume sistem tetap.
Pada sistem terbuka berlaku perjanjian sebagai berikut :
a. Panas (Q) bernilai negatif kalau keluar sistem dan bernilai posiif kalau masuk sistem
b. Usaha (W) bernilai negatif kalau keluar sistem dan bernilai positif kalau masuk sistem.
Contoh Sistem Terbuka Termodinamika:
- Sistem mesin motor bakar
- Turbin gas
- Turbin uap
- Pesawat jet
2. Sistem Tertutup Termodinamika
Sistem tertutup ialah sistem yang menimbulkan 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 sanggup melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun perjuangan (work) sanggup melintasi lapis batas sistem tersebut. Dalam sistem tertutup, meskipun massa tidak sanggup berubah selama proses berlangsung, namun volume sanggup saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang sanggup bergerak (moving boundary) pada salah satu kepingan dari lapis batas sistem tersebut.
Suatu sistem sanggup 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 mempunyai dinding, yang dibedakan menjadi dinding adiabatik dan dinding diatermik:
a. Dinding adiabatik merupakan dinding yang mengakibatkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama. Pada dinding adiabatik tepat tidak ada pertukaran energi kalor antara kedua zat
b. Dinding diatermik merupakan dinding yang mengakibatkan 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 menimbulkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak sanggup terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, lantaran niscaya 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 memilih sifat dari sistem disebut property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), menyerupai 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 sanggup berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis koordinat sistem tersebut sanggup 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 sanggup diidentifikasi atau diterangkan dengan besaran yang sanggup diobservasi menyerupai volume, temperatur, tekanan, kerapatan dan sebagainya. Semua besaran yang mengidentifikasi keadaan sistem disebut sifat-sifat sistem.
Klasifikasi Sifat-sifat Sistem
Sifat-sifat termodinamika sanggup 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 ialah sifat-sifat ekstensif.
2. Sifat intensif
Perhatikan bahwa temperatur sistem bukanlah jumlah dari temperatur-temperatur kepingan sistem. Begitu juga dengan tekanan dan kerapatan sistem. Sifat-sifat menyerupai 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 masbodoh dan benda yang masbodoh menjadi lebih panas. Jika kedua benda ini dibiarkan bersinggungan untuk beberapa lama, akan tercapai keadaan dimana tidak ada perubahan yang sanggup diamati terhadap sifat-sifat kedua benda tersebut. Keadaan ini disebut keadaan kesetimbangan termal, dan kedua benda akan mempunyai temperatur yang sama.