ruang lingkup, tujuan dan aplikasi termodinamika

Ruang lingkup termodinamika.

Termodinamika adalah satu cabang dari fisika dinamika, yang mempelajari tentang perilaku gerakan energi dan materi, termasuk panas atau bahang (heat, therm) sebagai tenaga atau energi, dan juga mencakup dinamika fluida (fluid dynamics) yang mempalajari tentang aliran fluida (fluid flow), seperti gas, udara, air, dan benda bergerak didalamnya, materi atau pun energi.
Dinamika fluida mencakup aerodinamika dan hidrodinamika. Ada perbedaan mendasar antara termodinamika dengan aerodinamika dan hidrodinamika. Termodinamika hanya berurusan dengan perilaku panas sebagai tenaga, perubahan kuantitas, perpindahan, aliran, perubahan status, dan efek terjadi karena perubahan, tapi tak dengan mekanisme bagaimana perubahan tersebut terjadi. Sedangkan aerodinamika dan hidrodinamika berurusan dengan mekanisme pergerakan dalam aliran. Sehingga dalam kategori, termodinamika dibahas tersendiri sebagai cabang khusus fisika tentang panas, sementara mekanisme aerodinamika dan hidrodinamika dibahas dalam dinamika mekanika. Meski demikian, ada hubungan dan keterkaitan antara tiga cabang fisika ini dalam konteks dinamika. Pembahasan termodinamika dilakukan dalam sistem makro yang mengandung sangat banyak partikel, sehingga variabel atau ubahan termodinamik adalah kuantitas statistik, seperti kompresi atau desakan atau presur [p] atau tekanan, temperatur [T] atau suhu, dan volume [V] ruang lingkup suatu sistem terisolasi, dimana dalam hal ini termodinamika berhubungan dengan dinamika fluida gas, udara, dan air. Meski demikian, dalam konteks tertentu, konsep termodinamika bisa diberlakukan untuk sistem mikro. Termodinamika dan pembahasan termodinamik berlandaskan pada tiga hukum dasar dinamika panas, yang dinamakan sebagai hukum-hukum termodinamik (laws of thermodynamics).

Tujuan thermodinamika.

Adapun tujuan thermodinamika yaitu untuk dapat memahami bentuk-bentuk energi thermodinamika dan mengetahui hukum-hukum dari Thermodinamika.
Bentuk-Bentuk Energi.
Total energi (E) suatu sistem merupakan jumlah dari energi thermal, mekanis, kinetis, potensial, elektrik, magnetik, kimia dan nuklir. Di dalam thermodinamika yang dipelajari adalah besarnya perubahan dari satu bentuk energi ke bentuk lainnya, bukan menghitung jumlah anergi dari suatu sistem. Bentuk energi dibagi menjadi dua kelompok:
1. Energi Makroskopik:
Berhubungan dengan gerak dan pengaruh luar seperti gravitasi, magnetik, elektrik dan tegangan permukaan. Energi Makroskopik terdiri dari:
· Energi Kinetik ( KE ): Energi yang disebabkan oleh gerakan relatif terhadap suatu referensi. Adapun besarnya dalam berntuk energi persatuan masa dengan: * m= satuan masa media pembawa energi * v = satuan kecepatan gerakan masa
 · Energi Potensial ( PE ): Energi yang disebabkan oleh elevasinya dalam medan gravitasi, besarnya adalah: PE= m.g.z
2. Energi Mikroskopik:
Berhubungan dengan struktur molekul dan derajat aktivitas molekul. Jumlah total energi mikroskopik disebut energi dalam (internal energy) , dengan simbol U. Energi Mikroskopik terdiri dari:
 · Energi Sensibel :
 Berhubungan dengan energi kinetik dan gerakan (translasi, rotasi, vibrasi) molekul sistem.
 · Energi Latent :
 Berhubungan dengan fasa dari sistem, mencair, menguap dll.
 · Energi Kimia :
Berhubungan dengan ikatan atm-atom dalam sistem. Dengan demikian energi total suatu sistem hanya dipengaruhi oleh energi kinetik,energi potensial dan energi dalam.
Hukum-hukum termodinamika.
Energi Dalam Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi dalam. Energi dalam gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan merupakan sifat mikroskopik gas tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas tersebut dapat memiliki energi yang tidak tampak tetapi terkandung dalam gas tersebut yang hanya dapat ditinjau secara mikroskopik.
Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada dalam keadaan gerak yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi kinetik rata-rata dari seluruh partikel yang bergerak. Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas. Jadi, energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah keseluruhan energi kinetik dan potensial yang terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di dalam gas tersebut dalam skala mikroskopik. Dan, energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Oleh karena itu, perubahan suhu gas akan menyebabkan perubahan energi dalam gas. Dimana ∆U adalah perubahan energi dalam gas, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta umum gas (R = 8,31 J mol −1 K −1 , dan ∆T adalah perubahan suhu gas (dalam kelvin).



Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:
· Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.
· Hukum Pertama Termodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
· Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.
· Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut . Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Hukum termodinamika I,II,III
Hukum Pertama Termodinamika: Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
Hukum kedua Termodinamika: Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.
Hukum ketiga Termodinamika: Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut . Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.

Aplikasi termodinamika dalam kehidupan sehari-hari.

Aplikasi termodinamika banyak sekali dijumpai dalam kehidupan sehari-hari.
Contoh simple dari termodinamika ialah perubahan suhu tubuh. Selain itu ada banyak sekali peralatan rumah tangga yang memanfaatkan konsep termodinamika.Termodinamika merupakan
suatu ilmu yang mempelajari tentang perubahan suhu atau perubahan panas. Berbicara tentang termodinamika tidak lepas dari suhu dan kalor.
Aplikasi termodinamika yang sangat sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari ialah adanya embun diluar gelas yang berisi es.
Hal ini disebabkan udara yang berada di luar
gelas (sistem) banyak mengandung uap air,
gelas yang berisi es bersuhu rendah dan
terasa dingin sehingga udara yang
bersentuhan dengan gelas akan mengalami
penurunan suhu. Udara yang mengandung
uap air juga akan mengalami penurunan
suhu. Jika suhu udara sudah sangat rendah
maka uap air akan mengembun dan berubah
menjadi tetesan-tetesan air di luar gelas
tersebut. Peristiwa tersebut sesuai dengan
hukum II Termodinamika. Pada peristiwa
tersebut terjadi proses penyerapan panas di
dalam gelas. Peristiwa tersebut merupakan
sistem tertutup karena hanya terjadi proses
pertukaran kalor dan tidak terjadi proses
pertukaran zat. Peristiwa tersebut
menggunakan media sebagai pembatas rigid
yaitu mempertukarkan kalor menggunakan
gelas sebagai media.
Aplikasi
termodinamika yang lainnya ialah termos.
Termos merupakan alat yang cara kerjanya
menggunakan konsep hukum I
Termodinamika. Termos merupakan sebuah
sistem terisolasi, hal ini karena tabung yang
digunakan sebagai wadah untuk menyimpan
air terisolasi dengan lingkungan luarnya. Di
antara tabung bagian dalam termos dengan
bagian luar dipisahkan oleh suatu ruang
hampa udara. Ruang hampa udara ini
berfungsi untuk mencegah perpindahan kalor
antara lingkungan dengan tabung bagian
dalam termos ataupun sebaliknya
Aplikasi hukum termodinamika juga dijumpai
pada manusia dan hewan. Dapatkah kamu
menjelaskannya ? manusia melakukan kerja
karena manusia mempunyai energi.
Darimanakah manusia memperoleh energi ?
iya benar sekali, manusia mendapatkan
energi dari makanan yang dimakan.
Makanan yang dikonsumsi manusia
mengandung energi kimia. energi kimia yang
masuk ke dalam tubuh dari makanan
menyebabkan energi kimia di dalam tubuh
juga akan bertambah. Energi tersebut
digunakan manusia untuk melakukan kerja
baik untuk bekerja, belajar, berolahraga dan
melakukan aktivitas yang lain. Energi
tersebut juga digunakan untuk mengganti
sel-sel tubuh yang rusak ataupun untuk
pertumbuhan. Ketika melakukan kerja atau
aktivitas secara tidak langsung kita
membuang kalor pada lingkungan melalui
keringat. Sisa-sisa eergi yang tidak
digunakan juga akan dikeluarkan dari dalam
tubuh melalui proses metabolisme. Setelah
melakukan kerja energi di dalam tubuh akan
menurun dan perut terasa lapar, sehingga
kita disarankan untuk makan lagi agar tubuh
tetap mempunyai energi yang cukup untuk
beraktivitas kembali.
Demikianlah sekilas tentang aplikasi
termodinamika dalam kehidupan sehari-hari.