Ini adalah istilah yang digunakan untuk mencakup rangkaian 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 dan bumi. bahan yang menyusunnya. Dari sini, dimungkinkan untuk membuat berbagai mesin yang membantu dalam proses industri. Kata tersebut berasal dari kata Yunani θερμο dan δύναμις, yang berarti “termo” dan “panas.
Apa itu termodinamika
Daftar Isi
Definisi termodinamika menunjukkan bahwa ilmu yang secara khusus membahas hukum-hukum yang mengatur transformasi energi panas menjadi energi mekanik dan sebaliknya. Ini didasarkan pada tiga prinsip dasar dan memiliki implikasi filosofis yang jelas dan juga memungkinkan perumusan konsep yang paling luas jangkauannya dalam fisika.
Dalam hal ini, metode investigasi dan apresiasi yang berbeda dari objek yang dibutuhkan digunakan, seperti magnitudo ekstensif dan non-luas, yang ekstensif mempelajari energi internal, komposisi atau volume molar dan yang kedua, 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 mekanis dan kimiawi yang disiratkan oleh pertukaran tersebut. Secara khusus, ini bertugas mempelajari fenomena di mana ada transformasi energi mekanik menjadi energi termal atau sebaliknya, fenomena yang disebut transformasi termodinamika.
Ini dianggap sebagai ilmu fenomenologi, karena berfokus pada studi makroskopik objek dan lain-lain. Demikian pula, ia memanfaatkan ilmu-ilmu lain untuk dapat menjelaskan fenomena yang berusaha diidentifikasi dalam objek analisisnya, seperti mekanika statistik. Sistem termodinamika menggunakan beberapa persamaan yang membantu mencampur sifat-sifatnya.
Di antara prinsip dasarnya dapat ditemukan bahwa energi, yang dapat ditransfer dari satu tubuh ke tubuh lainnya, 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
Benda, atau kumpulan benda, tempat terjadinya transformasi termodinamika disebut sistem termodinamika. Studi tentang suatu sistem dilakukan mulai dari keadaan, yaitu dari kondisi fisiknya pada saat tertentu. Pada tingkat mikroskopis, keadaan tersebut dapat dijelaskan melalui koordinat atau variabel termal, seperti massa, tekanan, suhu, dll., Yang dapat diukur secara sempurna, tetapi pada tingkat mikroskopis, fraksi (molekul, atom) yang menyusun sistem dan mengidentifikasi sekumpulan posisi dan kecepatan partikel-partikel ini yang pada akhirnya bergantung pada sifat mikroskopis.
Selain itu, sistem termodinamika adalah suatu wilayah ruang yang menjadi subjek kajian yang sedang dilakukan dan dibatasi oleh suatu 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 diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu:
Buka sistem termodinamika
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 fisik dasar yang mewakili sistem termodinamika. Prinsip-prinsip ini menjelaskan seperti apa perilaku mereka dalam kondisi tertentu dan mencegah munculnya fenomena tertentu.
Dikatakan bahwa benda berada dalam kesetimbangan termal ketika panas yang dirasakan dan dipancarkannya sama. Dalam hal ini suhu semua titiknya adalah dan tetap konstan. Kasus paradoks kesetimbangan termal adalah besi yang terpapar matahari.
Suhu benda ini, setelah kesetimbangan tercapai, akan tetap lebih tinggi daripada suhu lingkungan karena kontribusi energi matahari secara terus menerus dikompensasi oleh radiasi benda dan kehilangannya dengan konduksi dan konveksinya.
The 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 paling dingin menjadi hangat dan yang lebih hangat menjadi dingin, dan dengan demikian aliran panas bersih di antara mereka menurun karena perbedaan suhu menurun.
"> Memuat…Hukum Pertama termodinamika
Prinsip pertama termodinamika adalah prinsip kekekalan energi (dengan benar dan sesuai dengan teori relativitas materi-energi) yang menurutnya tidak diciptakan atau dimusnahkan, meskipun dapat diubah dengan cara tertentu. kepada yang lain.
Generalisasi prinsip energi memungkinkan kita untuk menegaskan bahwa variasi gaya internal suatu sistem adalah jumlah pekerjaan yang dilakukan dan ditransfer, sebuah pernyataan logis karena telah ditetapkan bahwa kerja dan panas adalah cara mentransfer energi dan bukan itu. buat atau hancurkan.
Energi internal suatu sistem dipahami sebagai jumlah energi yang berbeda dan semua partikel yang menyusunnya, seperti: energi kinetik translasi, rotasi dan getaran, energi pengikat, kohesi, dll.
Prinsip pertama kadang-kadang telah dinyatakan sebagai kemustahilan keberadaan mobil abadi jenis pertama, yaitu kemungkinan menghasilkan pekerjaan tanpa menghabiskan energi dengan cara apa pun di mana ia memanifestasikan dirinya.
Prinsip kedua termodinamika
Prinsip kedua ini berkaitan dengan kejadian fisik yang tidak dapat diubah, terutama pada saat perpindahan panas.
Sejumlah besar fakta eksperimental menunjukkan bahwa transformasi yang terjadi secara alamiah memiliki makna tertentu, tanpa pernah teramati, bahwa transformasi 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 melakukan transformasi yang hanya menghasilkan konversi menjadi kerja panas yang diekstraksi dari satu sumber suhu seragam"
Ini adalah salah satu hukum termodinamika terpenting dalam fisika; Meskipun mereka dapat dirumuskan dengan banyak cara, semuanya mengarah pada penjelasan konsep ireversibilitas dan entropi. Fisikawan dan matematikawan Jerman, Rudolf Clausius menetapkan ketidaksamaan yang terkait antara suhu sejumlah sembarang sumber termal dan jumlah panas yang diserap oleh mereka, ketika suatu zat melalui 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 porosnya integral dengan sumbu induktor dari alternator yang menghasilkan gaya. listrik.
Prinsip pertama termodinamika memungkinkan kita untuk memastikan bahwa dalam perubahan dari satu bentuk energi ke energi lain tidak terjadi peningkatan 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 Walther Nernst selama tahun 1906-1912, itulah sebabnya ia sering disebut sebagai teorema Nernst atau postulat Nernst. Prinsip ketiga termodinamika ini mengatakan bahwa entropi sistem nol mutlak adalah konstanta yang pasti. Ini karena ada sistem suhu nol dalam 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 awal kesetimbangan ke keadaan akhir kesetimbangan. Ini diklasifikasikan menurut variabel yang dijaga konstan selama proses berlangsung.
Suatu proses dapat terjadi mulai dari pencairan es, hingga penyalaan campuran udara-bahan bakar untuk melakukan pergerakan piston pada mesin pembakaran internal.
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. Selain itu, karena suhu tinggi, cairan berubah menjadi gas. Dalam padatan, studi termodinamika tidak dilakukan karena tidak dapat dimampatkan dan tidak ada kerja mekanis padanya.
Jenis proses termodinamika
Proses ini diklasifikasikan menurut pendekatannya, untuk menjaga salah satu variabel tetap 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 proses di mana tekanan tetap konstan. Variasi suhu dan volume akan menentukan perkembangannya. Volume dapat berubah dengan bebas saat suhu berubah.
Proses isokorik
Dalam proses isochoric volume tetap konstan. Ini juga dapat dianggap sebagai sistem di mana sistem tidak menghasilkan pekerjaan apa pun (W = 0).
Pada dasarnya fenomena fisika atau kimiawi yang dipelajari di dalam wadah apapun, 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.
"> Memuat…Contoh proses termodinamika
- Contoh proses isokorik: Volume gas dijaga konstan. Jika terjadi perubahan suhu, hal itu akan disertai dengan perubahan tekanan. Seperti halnya dengan uap dalam panci presto, tekanannya meningkat saat dipanaskan.
- Sebagai contoh proses Isotermal: Suhu gas tetap konstan. Saat volume meningkat , tekanan menurun. Misalnya, balon dalam mesin pembuat vakum meningkatkan volumenya saat vakum dibuat.
- Sehubungan dengan proses adiabatik: misalnya, kompresi piston di pompa inflasi ban sepeda, atau dekompresi cepat plunger jarum suntik, yang sebelumnya mengompresnya dengan lubang saluran keluar terpasang.
