Hukum Termodinamika: Prinsip, Manfaat, dan Contoh Soal

Termodinamika, nama ini terdengar hampir mirip dengan benda disekitar kita seperti termos ya? Keduanya mengandung kata “termo”. Lantas, apa maksudnya? Jadi, Termodinamika berasal dari dua kata bahasa Yunani yaitu “thermos” yang artinya panas dan “dynamic” yang berarti pergerakan. Maka, hukum Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara usaha dan kalor. 

Nah, agar sobat SimulasiKu paham tentang ilmu Fisika ini, yuk simak penjelasannya di bawah ini!

1. Prinsip Dasar Termodinamika

hukum termodinamika https://www.pexels.com/id-id/foto/badan-air-selama-golden-hour-189349/
Samudra adalah contoh sistem terbuka Termodinamika

Termodinamika secara dasarnya berkaitan dengan kalor (Q), kerja (W), sistem, dan lingkungan. Apabila sobat ingat ketika mempelajari materi ini di kelas 11, sistem pada Termodinamika terbagi menjadi 3, yaitu:

  • Sistem Terbuka

Terjadi pertukaran massa dan energi sistem dengan lingkungannya. Contohnya adalah samudra dan tumbuh-tumbuhan.  

  • Sistem Tertutup

Walaupun tidak ada pertukaran massa sistem dengan lingkungan, tetapi pertukaran energi tetap terjadi. Misalnya adalah rumah kaca. Untuk mengetahui apakah sistem ini mengalami pertukaran energi panas atau kerja atau keduanya, sobat dapat ketahui dari sistem pembatasnya, adiabatik atau rigid.

  • Adiabatik

Tidak ada pertukaran kalor dengan sistem dan lingkungan.

  • Rigid 

Tidak terjadi pertukaran kerja dari sistem ke lingkungan.

  • Sistem Terisolasi

Berbeda dengan dua sistem sebelumnya, pada sistem terisolasi tidak terjadi perpindahan energi maupun massa sistem dengan lingkungan. Oleh karena itu, sistem ini bernama “isolasi”. Contohnya adalah termos.

2. Isi Hukum Termodinamika

hukum termodinamika https://www.pexels.com/id-id/foto/panel-surya-hitam-dan-perak-159397/
Panel surya merubah energi panas matahari menjadi listrik

Tahukah sobat ada tiga hukum Termodinamika? Jika kamu lupa apa saja isi hukumnya, yuk perhatikan uraian berikut ini! 

  • Kekekalan Energi

Apa yang dimaksud dengan kekekalan energi? Jadi, hukum pertama ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi bentuk energi bisa kita ubah. Oleh sebab itu, rumusnya adalah:

∆U= Q-W  

∆U: perubahan energi (J/Joule)

Q: jumlah kalor (J)

W: usaha system (J)

Selain itu, ada hal yang harus sobat perhatikan yaitu tanda pada setiap elemen. Jika kondisi berubah, maka tanda pada elemen tersebut akan berubah juga. Berikut adalah rinciannya. 

∆U = bertanda positif, jika sistem mengalami kenaikan suhu. Apabila terjadi sebaliknya, maka tandanya negatif.

Q = ketika sistem melepas kalor, “Q” akan bernilai negatif. Selain itu, “Q” akan menjadi positif.

W = jika sistem melakukan kerja, “W” menjadi positif. Namun, apabila sistem diberikan kerja, maka “W” berubah menjadi negatif.        

  • Arah Reaksi Sistem

Berbeda dengan kekekalan energi, “Arah Reaksi Sistem” ini menerangkan tentang perpindahan kalor dari panas ke dingin. Mari, perhatikan isi hukumnya di bawah ini!

“kalor mengalir secara alami atau spontan dari benda yang panas (bersuhu tinggi) ke benda yang dingin (bersuhu rendah). Sebaliknya, kalor tidak akan mengalir secara alami atau spontan dari benda dingin ke benda panas tanpa adanya usaha.” 

  • Hukum III Termodinamika 

Suatu sistem yang mencapai temperatur nol absolut, semua prosesnya akan berhenti dan entropi sistem (ukuran banyaknya energi yang tidak dapat diubah menjadi usaha) akan mendekati nilai minimum.

Baca juga: Memahami Hukum Kekekalan Energi Lewat Definisi, Rumus, dan Penerapannya

3. Manfaatnya untuk Kehidupan

hukum termodinamika https://www.pexels.com/id-id/foto/seni-kreatif-tembok-meja-7534269/
Pendingin ruangan yang kita gunakan bukti penerapan ilmu Termodinamika

Penerapan ilmu pergerakan kalor ini sangat erat dengan kehidupan kita. Misalnya adalah air conditioner, benda ini menerapkan dua prinsip yaitu kekekalan energi dan arah reaksi sistem. Kemudian, ada juga termos yang menggunakan hukum pertama Termodinamika. Oleh karena itu, benda ini bisa menjaga air minum tetap hangat.

Baca juga: Prinsip Hukum Pascal dan Penerapannya dalam Kehidupan!

4. Contoh Soal Hukum Termodinamika

https://www.pexels.com/id-id/foto/wanita-akan-menulis-di-kertas-574285/
Yuk, latihan Fisika bersama!

Belajar Fisika tidak akan lengkap tanpa mengerjakan soal latihannya. Karena itulah, ayo kita coba mengerjakan contoh soal Termodinamika ini!

  • Jika kalor sebanyak 2000 Joule ditambahkan pada sistem, sedangkan sistem melakukan kerja sebesar 1000 Joule. Maka, berapakah perubahan energi pada sistem tersebut?

Jawab:

Q = 2000 J

W = 1000 J   

∆U = Q – W

            = 2000 – 1000

             = 1000 J

Jadi, perubahan energi pada sistem adalah 1000 J. 

  • Jika kalor sebanyak 3000 Joule meninggalkan sistem, lalu sistem tersebut melakukan kerja sebesar 2000 Joule. Berapakah perubahan energinya?

Jawab:

Q = -3000 J (meninggalkan sistem)

W = 2000 J

∆U = Q – W

      = -3000 – 2000 = -5000 J

Karena hasilnya negatif, maka dapat sobat simpulkan bahwa energi pada system berkurang sebesar 5000 J.  

Nah, itu dia penjelasan tentang hukum Termodinamika. Rumusnya sangat sederhana, bukan? Sobat hanya harus selalu perhatikan kata-kata dalam soal. Karena itu bisa menentukan tanda untuk setiap elemen pada rumus. 

Jika kamu ingin lebih mahir lagi dalam mengerjakan soal Fisika, sobat bisa ikut bimbel online SimulasiKu! Tidak hanya itu, ada juga try out setiap hari Minggu. Jadi, kamu bisa mengukur seberapa dalam pemahamanmu. Ayo, belajar bersama SimulasiKu! 

Baca juga: Yuk, Cari Tahu Tentang Besaran dan Satuan dalam Materi Fisika!

Editor: Ryfa Ayu Lestari

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Contact Us