Rumus termodinamika, pahami konsep, hukum, proses dan latihan soal

Proses termodinamika.

foto: freepik.com

Proses termodinamika adalah perubahan keadaan suatu sistem fisik yang melibatkan transfer energi dalam bentuk panas dan kerja. Dalam termodinamika, sistem dianggap sebagai entitas yang terisolasi yang dapat berinteraksi dengan lingkungannya melalui perpindahan energi. Ada beberapa jenis proses termodinamika yang dapat terjadi, yaitu:

1. Proses isotermal: proses termodinamika yang sistemnya berada pada suhu konstan. Artinya, suhu sistem akan tetap walaupun tekanan dan volumenya berubah.

2. Proses isobarik: proses termodinamika yang sistemnya berada pada tekanan tetap. Artinya, tekanan sistem akan tetap walaupun suhu dan volumenya berubah.

3. Proses isokhorik: proses termodinamika yang sistemnya berada pada volume konstan. Artinya, volume sistem akan tetap walaupun suhu dan tekanannya berubah.

4. Proses adiabatik: proses termodinamika di mana tidak ada panas yang masuk ataupun keluar dari sistem.

Rumus termodinamika.

foto: freepik.com

Ada beberapa rumus termodinamika yang sering digunakan untuk menganalisis proses-proses yang melibatkan perubahan suhu, tekanan, volume, dan entropi. Berikut ini adalah beberapa rumus termodinamika yang umum:

- Hukum pertama termodinamika: rumus termodinamika pertama ini menyatakan bahwa energi dalam suatu sistem tertutup tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah bentuk. Rumusnya adalah:

Q = ΔU + W

Keterangan:

- Q: kalor atau panas yang diterima atau dilepas oleh sistem (Joule)
- ΔU: perubahan energi dalam sistem (Joule)
= W: usaha yang dilakukan oleh atau pada sistem (Joule)

- Hukum kedua termodinamika: rumus termodinamika kedua ini menyatakan bahwa entropi atau tingkat ketidakpastian dalam suatu sistem tertutup selalu meningkat atau tetap konstan, tetapi tidak pernah menurun. Rumusnya adalah:

ΔS ≥ 0

Keterangan:
- ΔS: perubahan entropi sistem (Joule/Kelvin)

- Persamaan keadaan gas ideal: rumus ini menghubungkan antara tekanan, volume, suhu, dan jumlah mol gas ideal dalam suatu sistem. Rumusnya adalah:

pV = nRT

Keterangan:
- p: tekanan gas (Pascal)
- V: volume gas (meter kubik)
- n: jumlah mol gas (mol)
- R: konstanta gas ideal (8,314 Joule/mol.Kelvin)
- T: suhu gas (Kelvin)

- Persamaan keadaan gas nyata: rumus termodinamika ini merupakan modifikasi dari persamaan gas ideal yang memperhitungkan faktor koreksi untuk tekanan dan volume gas nyata. Rumusnya adalah:

(p + n^2a / V^2)(V−nb) = nRT

Keterangan:
- a dan b: konstanta Van der Waals yang bergantung pada jenis gas

- Persamaan Bernoulli: rumus termodinamika ini menyatakan bahwa jumlah dari tekanan hidrostatik, tekanan dinamis, dan energi potensial gravitasi dari suatu fluida yang mengalir dalam suatu pipa tertutup adalah konstan. Rumusnya adalah:

p + 1/2ρv^2 + ρgh = konstan

Keterangan:
- p: tekanan fluida (Pascal)
- ρ: massa jenis fluida (kilogram/meter kubik)
- v: kecepatan fluida (meter/detik)
- g: percepatan gravitasi (9,8 meter/detik kuadrat)
- h: ketinggian fluida (meter)