thermodinamika

Hukum Termodinamika

Pengertian termodinamika ( Bahasa yunani : thermos = panas dan dynamic = perubahan ) adalah fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik dimana banyak hubungan termodinamika berasal.

Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum - hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem dimana seseorang tidak tau apapun kecuali pertimbangan transfer energi dan wujud diantara mereka dan lingkungan.

Hukum Termodinamika I

Hukum pertama termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum universal dari kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas dari suatu bentuk perpindahan energi. Dikatakan  bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan tetapi dapat di konversi dari suatu bentuk ke bentuk yang lain.

Pernyataan paling umum dari hukum pertama termodinamika ini berbunyi : Kenaikan energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi panas yang ditambahkan kedalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh suatu sistem terhadap lingkungan.

Pondasi hukum ini pertama kali diletakkan oleh James Presscott Joule yang melalui eksperimen - eksperimennya berhasil menyimpulkan bahwa panas dan kerja saling dapat di konversikan. Pernyataan eksplisit pertama diberikan oleh Rudolf Clausius pada tahun 1850 :

“ Dalam semua kasus dimana kerja dihasilkan oleh badan panas, sejumlah panas yang dikonsumsi sebanding dengan pekerjaan yang dilakukan, dan sebaliknya, dengan pengeluaran dari suatu kuantitas kerja sama dalam jumlah yang sama yang di hasilkan “

Clausius menyatakan hukum juga dalam bentuk lain, kali ini merujuk pada keberadaan dari sistem disebut energi internal, dan mengekspresikan dirinya dalam kaitannya dengan persamaan diferensial untuk kelipatannya dalam proses termodinamika. Persamaan ini dapat diterjemahkan kedalam kata - kata sebagai berikut :

“ Dalam proses termodinamika, selisih energi dalam sistem adalah sama dengan perbedaan antara peningkatan akumulasi panas oleh sistem dan peningkatan kerja yang dilakukan oleh itu “

Hukum ternodinamika I

ΔQ   =  ΔU + ΔW

ΔQ   = kalor yang masuk/keluar sistem

ΔU   = perubahan energi dalam

ΔW  = usaha luar

Proses – proses pada hukum ternodinamika I

1.    Hukum I ternodinamika untuk proses isobarik

Pada proses ini berlaku persamaan Boyle-Gay Lussac

                           V₁                V₂      

                           T₁                T₂

Jika di gambarkan dalam grafik hubungan P dan V sebagai berikut :

        P                                                P

 

                                     V                                                 V

             Pemanasan                                Pendinginan

             ΔW   =  ΔQ – ΔU = m ( c_p – c_v ) (T₂ – T₁ )

2.    Hukum I ternodinamika untuk proses Isokhorik ( Isovolemik )

       Pada proses ini volume sistem konstan dan berlaku hukum Boyle- Gay Lussac dalam bentuk :

                          P₁                P₂      

                           T₁                T₂

Jika di gambarkan dalam grafik hubungan P dan V sebagai berikut :

        P                                                P

 

                                     V                                                 V

             Pemanasan                                Pendinginan          

ΔV = 0                W = 0  ( Tidak ada usaha luar selama proses )

                             ΔQ =  U₂ – U₁

                                    ΔQ =  U

                                    ΔU = m. C_v ( T₂ – T₁ )

3.    Hukum I ternodinamika untuk proses Isothermik

Selama proses suhunya konstan, oleh karena suhunya tetap maka berlaku hukum Boyle :

                          P₁V₂  = P₂V₂

Jika di gambarkan dalam grafik hubungan P dan V maka grafiknya berupa :

        P                                                P

 

                                     V                                                 V

             Pemanasan                                Pendinginan

        T2 = T1                ΔU = 0 ( Usaha dalamnya nol )

4.    Hukum I ternodinamika untuk proses Adiabatik

Selama proses tidak ada panas yang masuk atau keluar sistem jadi Q = 0

Maka berlaku hukum Boyle-Gay Lussac :

                         P₁V₁            P₂V₂      

                           T₁                T₂

Jika di gambarkan dalam grafik hubungan P dan V maka grafiknya berupa :

        P                                                P

 

             

 

                                     V                                                 V

        Pengembangan                             Pemampatan

ΔQ = 0                O =  ΔU + ΔW

                             U₂ – U₁ = - ΔW

      

                                  

Contoh aplikasi di dalam keperawatan :

1.    Pada saat pasien / klien febris, perawat memberikan kompres hangat di daerah dahi, axilla atau lipatan paha. Pada saat itu terjadi proses penguapan tersebut membutuhkan kalori yang diambil dari dalam dalam tubuh klien.

Setelah itu terjadi penguapan, maka suhu tubuh klien akan berangsur- angsur turun untuk mencapai suhu tubuh normal.

2.    Ketika perawat melakukan tekhnik pemindahan pasien post op dari brancard ke tempat tidur maka terjadi perubahan energi fisik

3.    Ketika perawat melakukan chest fisiotherapy pada klien yang bedrest total untuk mencegah pneumonia, pada saat itu energi yang diberikan oleh perawat mengalami perubahan bentuk menjadi energi kimiawi yang berproses didalam tubuh klien untuk mengeluarkan lendir.