Penemu Konsep Dasar Hukum Kedua Termodinamika

Rudolf Julius Emanuel Clausius adalah seorang fisikawan dan matematikawan Jerman yang dianggap sebagai salah satu pencetus konsep dasar sains termodinamika. Ia menyempurnakan prinsip Sadi Carnot yang dikenal sebagai Siklus Carnot.

Penemuan

Clausius adalah ahli fisika teori atau fisika murni. Ia tidak mengadakan experimen. Ia menerapkan matematika untuk membuat teori yang dapat menjelaskan hasil pengamatan dan exprimen orang lain. Pada tahun 1850 ia membuat karya tulis yang mengungkapkan penemuannya, ialah hukum termodinamika II dan entropi termodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari energi dan semua bentuk perubahanya terutama menganai hubungan panas dan kerja.

Termodinamika adalah ilmu fisika yang mempelajari energi dan semua bentuk perubahannya terutama mengenai hubungan panas dan kerja. Hukum termodinamika II berbunyi “Panas tidak dapat dengan sendirinya berpindah dari badan yang lebih dingin ke badan yang lebih panas”. Ia juga menemukan istilah entropi. Entropi adalah keseimbangan termodinamik. Hukum di atas dapat berubah sebagai berikut: “Panas hanya dapat berpindah dari badan angkasa yang lebih panas ke badan angkasa yang lebih dingin”.

Di alam semesta terjadi secara terus menerus perpindahan panas atau energi dari badan angkasa yang panas ke badan angkasa yang dingin. Maka berabad-abad kemudian semua panas atau energi akan terbagi merata keseluruh bagian alam semesta. Keadaan seimbang ini disebut entropi. Ini berarti dunia kiamat, karena semua gerak dan kehidupan berhenti. Rudolf Julius Emanuel Clausius juga mengemukakan teori elektrolisis atau elektrolisa ialah penguraian zat cair dengan aliran listrik searah. Para ilmuwan sebelumnya berpendapat bahwa dalam elektrolisis, air terurai jadi hydrogen dan oksigen karena gaya listrik. Tapi Clausius berpendapat bahwa atom-atom molekul selalu tertukar, gaya listrik hanya mengarahkan pertukaran itu.

Suhu dan Termometer

Suhu adalah besaran termodinamika yang menunjukkan besarnyaenergi kinetik translasi rata-rata molekul dalam sistem gas ; suhu diukurdengan menggunakan termometer (kamus kimia : balai putaka : 2002).Suhu menunjukkan derajatpanasbenda. Mudahnya, semakin tinggisuhu suatu benda, semakin panas benda tersebut.

Secara mikroskopis,suhu menunjukkanenergiyang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom  dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentukperpindahan maupun gerakan di tempat berupagetaran. Makin tingginyaenergi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.

Suhu biasanya didefinisikan sebagai ukuran atau derajat panasdinginnya suatu benda atau sistem. Benda yang panas memiliki suhu yangtinggi, sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yang rendah.

Pada hakikatnya, suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata yang dimiliki olehmolekul-molekul sebuah benda. Sebagai contoh, ketika kita memanaskan sebuah besi ataualumanium maka akan terjadi proses pemuaian pada besi tersebut. Ketika kita mendinginkan air sampai pada suhu dibawah nol derajat maka airtersebut akan membeku. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibatadanya perubahan suhu disebut sifat termometrik.

Termometer merupakan alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran suhu suatu benda. Perubahan sifat fisis zat karena dipanaskan disebut sifat termometrik zat. Misalnya perubahan volume zat cair, panjang logam, hambatan listrik logam, tekanan gas pada volume tetap, volume gas pada tekanan tetap, dan warna kawat yang berpijar. Berdasarkan sifat termometrik zat inilah dibuat suatu instrument untuk mengukur suhu suatu benda yang disebut termometer.

Alat Pengukur Suhu

Alat untuk mengukur suhu disebut termometer. Termometer memanfaatkan sifat termometrik suatu zat, yaitu perubahan sifat-sifat zat karena perubahan suhu zat tersebut. Termometer pertama kali ditemukan oleh Galileo Galilei (1564-1642). Termometer ini disebut termometer udara.

Termometer udara terdiri dari sebuah bola kaca yang dilengkapi dengan sebatang pipa kaca panjang. Pipa tersebut dicelupkan ke dalam cairan berwarna. Ketika bola kaca dipanaskan, udara di dalam pipa akan mengembang sehingga sebagian udara keluar dari pipa. Namun, ketika bola didinginkan udara di dalam pipa menyusut sehingga sebagian air naik ke dalam pipa. Termometer udara peka terhadap perubahan suhu sehingga suhu udara saat itu dapat segera diketahui.

Meskipun peka terhadap perubahan suhu, namun termometer ini harus dikoreksi setiap terjadi perubahan tekanan udara.

Termometer yang banyak digunakan sekarang adalah termometer raksa. Disebut termometer raksa karena di dalam termometer ini terdapat air raksa. Fungsi raksa adalah sebagai penunjuk suhu. Raksa akan mengembang bila termometer menyentuh benda yang lebih hangat dari raksa.

Raksa memiliki beberapa keunggulan diantaranya:

1.      Peka terhadap perubahan suhu. Suhu raksa segera sama dengan suhu benda yang ingin diukur.

2.      Dapat digunakan untuk mengukur suhu rendah (-40 C) sampai suhu tinggi (360 C). Hal ini disebabkan titik beku raksa mencapai -40 C dan titik didihnya mencapai 360 C.

3.      Tidak membasahi dinding kaca sehingga pengukuran bisa menjadi lebih teliti.

4.      Mengkilap seperti perak sehingga mudah terlihat.

5.      Mengembang dan memuai secara teratur.

Selain raksa, alkohol juga dapat digunakan untuk mengisi termometer, kelebihannya yaitu dapat mengukur suhu yang sangat rendah (mencapai -130 C) karena titik beku alkohol yang lebih rendah dibandingkan raksa, namun termometer alkohol tidak dapat digunakan untuk mengukur air mendidih karena titik didih alkohol hanya 78 C.

Cara Kerja Kulkas

Sistem kerja lemari es dimulai dari bagian kompresor sebagai jantung kulkas yang berfungsi sebagai tenaga penggerak. Pada saat dialiri listrik, motor kompresor akan berputar dan memberikan tekanan pada bahan pendingin. 

Bahan pendingin yang berwujud gas apabila diberi tekanan akan menjadi gas yang bertekanan dan bersuhu tinggi. 

Dengan wujud seperti itu, memungkinkan refrigerant mengalir menuju kondensor. Dan disaring oleh Dryer / Filter. Pada titik kondensasi, gas tersebut akan mengembun dan kembali menjadi wujud cair, Refrigerant cair bertekanan tinggi akan terdorong menuju pipa kapiler. Dengan begitu refrigerant akan naik ke evaporator akibat tekanan kapilaritas yang dimiliki oleh pipa kapiler. 

Saat berada di dalam evaporator, refrigerant cair akan menguap dan wujudnya akan kembali menjadi gas yang memiliki tekanan dan suhu yang sangat rendah. Akibat dari proses tersebut, udara yang berada di sekitar evaporator akan menjadi bersuhu rendah dan akhirnya terkondensasi menjadi wujud cair. Pada kondisi yang berulang akan memungkinkan udara tersebut akan membeku dan akan menjadi butiran-butiran es. Hal tersebut terjadi pada benda ataupun air yang dengan sengaja diletakkan pada sekitar evaporator.

Bila dikategorikan secara umum, ada 9 komponen utama dalam kulkas dengan fungsinya masing-masing, yaitu:

1. Kompresor

Yaitu alat yang digunakan untuk memompakan freon

2. Kondensor

berfungsi untuk merubah uap menjadi cairan dengan cara membuang panas, bagian ini terletak diluar kulkas

3. Filter

4. Evaporator

Yaitu kipas yang diletakan di dekat evaporator bertujuan untuk mensirkulasikan udara dingin

5. Thermostat

6. Heater

7. Evaporator Fan

Yaitu kipas yang diletakan di dekat evaporator bertujuan untuk mensirkulasikan udara dingin

8. Leveling feet berguna untuk menyetel kedataran kulkas

9. Bahan Pendingin

Kondisioner Air

 Cara Kerja Air Conditioner( AC )

Prinsip Kerja ( AC )

Pada umumnya AC maupun kulkas menggunakan prinsip yang sama yaitu saat cairan menguap diperlukan adanya kalor. Dalam proses ‘menghilangkan’ panas, sistem AC juga menghilangkan uap air, guna meningkatkan tingkat kenyamanan orang selama berada di dalam ruangan tersebut. Filter (penyaring) tambahan digunakan untuk menghilangkan polutan dari udara. AC yang digunakan dalam sebuah gedung biasanya menggunakan AC sentral. Selain itu, jenis AC lainnya yang umum adalah AC ruangan yang terpasang di sebuah jendela. Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon[1], yang mengalir dalam sistem, menjadi cairan dan melepaskan panas saat dipompa (diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area. Sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada jendela luar.

Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostat[2] mengontrol motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.

Ø  Mekanisme AC

Sistem kerja AC terdiri dari bagian yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan tekanan supaya penguapan dan penyerapan panas dapat berlangsung.Bagian-bagian AC adalah:

Kompresor:

Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.
Kondensor: Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi.Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.

Orifice Tube:

Di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang juga katup ekspansi.

Katup ekspansi

Katup ekspansi, merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin

Evaporator/pendingin

refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.

Termodinamika

Dalam termodinamika sistem akan dideskripsikan dengan sejumlah besaran fisis yang menggambarkan keadaan sistem (disebut sebagai besaran keadaan).

Sistem adalah sejumlah zat yang dibatasi oleh dinding tertutup. Yang dimaksud dengan zat di sini dapat berupa zat padat, cair atau gas, dapat pula dipol magnet, energi radiasi, foton dan lain-lain. Dinding yang membatasi sistem dapat dengan lingkungan dapat dinyatakan nyata atau imajiner, dapat diam atau bergera, dapat berubah ukuran atau bentuknya. Segala sesuatu di luar sistem yang mempunyai pengaruh langsung terhadap sistem disebut lingkungan. Suatu sistem dengan lingkungannya disebut dengan semesta (universe).Keadaan sistem yang ditinjau dalam termodinamika adalah keadaan makroskopik yang dapat berupa keadaan rerata dari partikel-partikel dalam sistem atau berupa keadaan kesuluruhan (total) partikel-partikel dalam sistem. Pada umumnya terdapat dua pandangan yang bisa diambil untuk menyelidiki karakteristik sistem dan interaksinya dengan lingkungan, yaitu pandangan makroskopik dan pandangan mikroskopik.

Misalnya kita mempunyai silinder mesin mobil yang diisi campuran hidrokarbon dan udara. Setelah campuran tersebut dibakar menghasilkan gas-gas yang diperikan dengan senyawa kimia tertentu. Pernyataan mengenai jumlah zat ini merupakan pemerian komposisi sistem itu. Setiap saat sistem yang diperikan dengan komposisi tersebut akan menempati volume yang ditentukan oleh kedudukan piston. Kuantitas lain yang dapat digunakan untuk memerikan sistem tersebut adalah tekanan dan temperatur. Jadi dengan demikian untuk memerikan sistem campuran hidrokarbon dalam silinder piston dengan empat kuantitas: komposisi, volume, tekanan dan temperatur. Kuantitas ini diacu sebagai ciri umum dari sistem dan merupakan pemerian makroskopik.

Sistem di atas dapat pula diperikan berdasarkan pandangan mikroskopik. Menurut mekanika statistik, sistem diandaikan terdiri atas sejumlah besar N molekul, masing-masing dapat ada dalam keadaan yang energinya E. Molekul ini dianggap saling berinteraksi melalui tumbukan atau melalui gaya yang ditimbulkan oleh medan. Konsep peluang diterapkan, dan keadaan setimbang sistem dianggap sebagai keadaan dengan peluang terbesar. Lebih lanjut bagaimana pemerian secara mikroskopik sistem tersebut akan dipelajari dalam mekanika statistik.

Contoh keadaan makroskopik tersebut adalah temperatur T, jumlah partikel N, volume V , energi dalam U, tekanan p, dan lainnya. Sebaliknya besaran mikroskopik, yang bukan merupakan besaran termodinamika, misalnya adalah posisi masing-masing partikel ri,kecepatan masing-masing partikel vi, energi kinetik masing-masing partikel E_k idan sebagainya. Besaran-besaran makroskopik tadi dikelompokkan menjadi dua jenis, yang sebanding dengan jumlah partikel dan yang tidak bergantung pada jumlah partikel. Besaran yang sebanding dengan jumlah partikel disebut sebagai besaran.

Besaran makroskopik yang dikaitkan dengan bagian dalam dari sistem disebut koordinat termodinamik. Sistem yang diperikan oleh koordinat termodinamik disebut sistem termodinamik. Untuk menganalisis termodinamika, terlebih dahulu dimulai dengan pemilihan sistem, permukaan batasnya , dan lingkungan sistem. Apabila sistem telah dipilih, langkah berikutnya adalah memerikannya dalam besaran yang berkaitan dengan sifat sistem atau interaksinya dengan lingkungan atau keduanya. 

Kalorimetri

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.  Proses dalam kalorimeter berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada energi yang lepas atau masuk dari luar kedalam kalorimeter. Suatu kalor reaksi dapat ditentukan melalui percobaan dengan kalorimeter.

            Kalorimetri adalah proses pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dalam suatu eksperimen.  Data ΔH reaksi yang terdapat pada tabel-tabel umumnya ditentukan secara kalorimetri. Hukum Hess menyebutkan bahwa kalor reaksi suatu reaksi kimia dapat ditentukan berdasarkan dara perubahan entalpi pembentukan standar, energi ikatan dan secara eksperimen. Dengan menggunakan kalorimetri kita dapat mengetahui apa jenis dari suatu reaksi. Apakah reaksi itu merupakan suatu reaksi Eksoterm ataukah reaksi Endoterm. Kalorimetri yang sederhana ialah poses mengukur perubahan suhu dari sejumlah air atau larutan sebagai akibat dari suatu reaksi kimia dalam suatu wadah terisolasi.

Kalor Reaksi dapat diperoleh dari hubungan massa zat (m), kalor jenis zat (c) dan      perubahan suhu (ΔH), yang dinyatakan dengan persamaan berikut:

Q = m.c.ΔH

Tetapan Kalorimetri adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu kalorimeter sebesar 1oC pada air dengan massa 1 gram.  Dalam proses ini berlaku Azaz Black, yaitu: Hukum Azaz Black

Q lepas = Q terima

Q air panas = Q air dingin + Q Kalorimeter

 m1C(Tp-Tc) = m2C (Tc-Td)+C(Tc-Td)         

keterangan:

 m1      : massa air panas

 m2      : massa air dingi

 c         :kalor jenis air

 C        :kapasitas kalorimeter

 Tp        :Suhu air panas

 Tc       :Suhu air campuran

 Td        : Suhu air dingin

Kalorimetri Volume Konstan

Kalor pembakaran biasanya diukur dengan menempatkan senyawa yang massanya diketahui dalam wadah baja yang disebut kalori meter bom volume-konstan, yang diisi dengan oksigen pada tekanan 30 atm. Bom tertutup dicelupkan kedalam air, sampel dihubungkan ke listrik, dan kalor yang dihasilkan

oleh reaksi pembakaran dapat dihitung secara tepat dengan mencatat kenaikan suhu air. Kalor yang dilepas oleh sampel di serap oleh air dan bom. Kalorimeter yang dirancang secara khusus itu memungkinkan kita untuk mengasumsikan bahwa tidak ada kalor (atau massa) yang hilang ke lingkungan selama waktu pengkuran. Dengan demikian kita dapat mengetahui kalor pembakaran pada bom tersebut. Jadi kita dapat menyebut bom itu dan air tempat pencelupannya sebagai sistem terisolasi. Karena tidak ada kalor yang masuk atau meninggalkan sistem selama proses berlangsung,

perubahan kalor sistem (q_sistem) harus nol dan kita dapat menulis

q_sistem = q_kal + q_reaksi

= 0

dimana q_kal dan q_reaksi berturut adalah perubahan kalor untuk kalorimeter dan reaksi.

Jadi, q_{reaksi =} -q_ka

PERPINDAHAN KALOR

1. Konduksi

Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikel perantaranya. Pada hantaran kalor ini yang berpindah hanyalah energinya, tanpa melibatkan partikel perantaranya, seperti hantaran kalor pada logam yang dipanaskan dari satu ujung ke ujung lainnya. Saat ujung B dipanaskan, maka ujung A, lama kelamaan akan mengalami pemanasan juga, hal tersebut dikarenakan energi kalor yang menggetarkan molekul-molekul di ujung B turut menggetarkan molekul-molekul yang ada disampingnya hingga mencapai titik A.

Sedang besar laju aliran kalor dengan konduksi dirumuskan,

H = laju aliran kalor (J/s atau watt)

Q = kalor yang dipindahkan (joule)

t = waktu (s)

k = konduktivitas termal zat (W/mK)

A = luas penampang melintang (m²)

∆t = perubahan suhu (°C atau K)

l = tebal penghantar (m)

Tabel konduktivitas termal zat

(W/mK)

Bahan	k
Emas	300
Besi	80
Kaca	0.9
Kayu	0.1 – 0.2
Beton	0.9
Air	0.6
Udara	0.024
alumunium	240

2. Konveksi

Proses perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan perpindahan bagian-bagian yang dilaluinya disebut konveksi atau aliran. Konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas.

• Konveksi pada Zat Cair, Syarat terjadinya konveksi padaz at cair adalah adanya pemanasan. Hal ini disebabkan partikel-partikel zat cair ikut berpindah tempat.
• Konveksi pada Gas, Konveksi terjadi pula pada gas, misalnya udara. Seperti halnya pada air, rambatan (aliran) kalor dalam gas (udara) terjadi dengan cara konveksi.

Beberapa peristiwa yang terjadi akibat adanya konveksi udara adalah sebagai berikut.

• Adanya angin laut. Pada siang hari, daratan lebih cepat menjadi panas daripada lautan sehingga udara di daratan naik dan digantikan oleh udara dari lautan.
• . Adanya angin darat, Pada malam hari, daratan lebih cepat menjadi dingin daripada lautan. Dengan demikian, udara di atas lautan naik dan digantikan oleh udara dari daratan.

3. Radiasi

Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor yang tidak memerlukan perantara apapun. Contohnya: ketika kita duduk dan mengelilingi api unggun, kita  merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan apinya secara langsung. Dalam kedua peristiwa di atas, terjadi perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal panas tersebut sehingga disebut dengan Radiasi.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Perpindahan Kalor Secara Radiasi

1. Tetapan Stefan Boltzmann
2. Luas permukaan A, makin besar luas permukaan makin cepat perpindahan kalor
3. Suhu, makin besar beda suhu makin cepat perpindahan kalor
4. Emisivitas

dengan persamaan :

Keterangan : H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)

Q = kalor yang dialirkan (J)

t = waktu (s)

A = luas (m²), luas permukaan lingkaran = 4.p.r²

T = suhu (K)

e = emisivitas benda (tanpa satuan)

(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan bernilai 0 untuk benda tidak hitam sama sekali. 

Teori Kinetik Gas

A. Gas Ideal

Sifat – sifat gas ideal adalah :

1. Gas terdiri dari partikel yang sangat banyak jumlahnya.

2. Partikel gas selalu bergerak dengan arah sembarang dan kecepatan yang bervariasi.

3. Partikel-partikel gas tersebar di semua bagian ruang.

4. Tidak ada gaya antara partikel yang satu dengan lainnya.

5. Tumbukan yang terjadi antara partikel merupakan tumbukan lenting sempurna.

6. Jarak antara partikel jauh lebih besar daripada ukuran partikel.

7. Dinding tempat gas sangat licin.

8. Berlaku hukum Newton tentang gerak meskipun partikel bergerak acak dengan kecepatan tetap.

B. Mol dan Massa Molekul

Satu mol zat adalah banyaknya zat yang mengandung Na molekul.

Massa molekul atau atom adalah massa dalam kilogram dari satu kilomol zat.

Massa sebuah atom atau molekul (mo) = M/N_A

M = n x M

Ket :

M = massa satu kilomol zat

n = jumlah molekul

m = massa total

C. Persamaan Gas Ideal

PV = nRT

PV= m/M RT

HUKUM GAS IDEAL (dalam jumlah mol)

PV = nRT

Persamaan ini dikenal dengan julukan hukum gas ideal alias persamaan keadaan gas ideal.

Keterangan :

P = tekanan gas (N/m²)

V = volume gas (m³)

n = jumlah mol (mol)

R = konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K)

T = suhu mutlak gas (K)

CATATAN :

Pertama, dalam penyelesaian soal, dirimu akan menemukan istilah STP. STP tuh singkatan dari Standard Temperature and Pressure. Bahasanya orang bule… Kalau diterjemahkan ke dalam bahasa orang Indonesia, STP artinya Temperatur dan Tekanan Standar. Temperatur = suhu.

Temperatur standar (T) = 0 ^oC = 273 K

Tekanan standar (P) = 1 atm = 1,013 x 10⁵ N/m² = 1,013 x 10² kPa = 101 kPa

Kedua, dalam menyelesaikan soal-soal hukum gas, suhu alias temperatur harus dinyatakan dalam skala Kelvin (K)

Ketiga, apabila tekanan gas masih berupa tekanan ukur, ubah terlebih dahulu menjadi tekanan absolut. Tekanan absolut = tekanan atmosfir + tekanan ukur (tekanan atmosfir = tekanan udara luar)

Keempat, jika yang diketahui adalah tekanan atmosfir (tidak ada tekanan ukur), langsung oprek saja tuh soal.

Wujud Zat

Wujud zat  merupakan bentuk-bentuk berbeda yang diambil oleh berbagai fase materi berlainan. Secara historis, pembedaan ini dibuat berdasarkan perbedaan kualitatif dalam sifat bulk Dalam keadaan padatan zat mempertahankan bentuk dan volume; dalam keadaan cairan zat mempertahankan volume tetapi menyesuaikan dengan bentuk wadah tersebut; dan sedangkan gas mengembang untuk menempati volume apa pun yang tersedia.

Perbedaan antara wujud zat saat ini didasarkan kepada perbedaan dalam hubungan antarmolekul. Dalam keadaan padatan gaya-gaya intermolekul menjaga molekul-molekul berada dalam hubungan spasial tetap. Dalam cairan, gaya-gaya antarmolekul menjaga molekul tetap berada berdekatan, namun tidak ada hubungan spasial yang tetap. Dalam keadaan gasmolekul lebih terpisah dan gaya tarik antarmolekul relatif tidak memengaruhi gerakannya. Plasma adalah gas yang sangat terionisasi, yang terjadi pada suhu tinggi. Gaya-gaya antarmolekul yang diciptakan oleh gaya tarik dan tolak ion-ion memberikan keadaan ini sifat-sifat berbeda, sehingga plasma dideskripsikan sebagai wujud zat keempat. Bentuk zat yang tidak terdiri dari molekul dan diatur oleh gaya-gaya lain juga dapat dianggap sebagai wujud zat berbeda. Kondensat Fermion dan plasma kuark-gluon adalah contohnya.

Meskipun padatan, cairan, dan gas adalah wujud zat yang paling umum di Bumi, kebanyakan materi baryon di alam semesta berada dalam wujud plasma panas, baik sebagai medium jarang antarbintang maupun sebagai bintang rapat.

Wujud zat juga dapat didefinisikan menggunakan konsep transisi fase. Sebuah transisi fase menandakan perubahan struktur dan dapat dikenali dari perubahan drastis dari sifat-sifatnya. Menggunakan definisi ini, wujud zat yang berbeda adalah tiap keadaan termodinamika yang dibedakan dari keadaan lain dengan sebuah transisi fasa. Air dapat dikatakan memiliki beberapa wujud padat yang berbeda.Munculnya sifat superkonduktivitas dihubungkan dengan suatu transisi fase, sehingga ada keadaan superkonduktif. Begitu pula, keadaan kristal cair dan feromagnetik ditandai oleh transisi fase dan memiliki sifat-sifat berlainan.

Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Pengertian kalor sebagai bentuk energi baru berkembang pada awal abad ke-19. Sebelumnya kalor dianggap sebagai suatu zat yang dapat mengalir dari satu benda ke benda lainnya. Jika kalor dianggap sebagai suatu zat, maka haruslah kalor tersebut memiliki massa, tetapi pada kenyataannya, kalor tidak memiliki massa, sehingga pernyataan yang menganggap kalor sebagai salah satu bentuk energi, semakin kuat.

Pengertian kalor berbeda dengan pengertian suhu. Suhu adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda, sedangkan kalor adalah energi yang dipindahkandari suatu benda ke benda lainnya kerena perbedaan suhu/temperatur. Kalor memiliki dua macam satuan, yaitu joule dan kalori. Mengenai konversi kedua besaran tersebut, adalah seperti berikutJika sebuah benda dipanaskan, makasuhu/temperatur benda akan naik, sebaliknya jika benda didinginkan,maka suhu/temperaturnya akan turun.

Pemuaian Zat Padat

Pemuaian zat pada dasarnya ke segala arah. Namun, disini Anda hanya

akan mempelajari pemuaian panjang, luas, dan volume. Besar pemuaian

yang dialami suatu benda tergantung pada tiga hal, yaitu ukuran awal benda,

karakteristik bahan, dan besar perubahan suhu benda.

Setiap zat padat mempunyai besaran yang disebut koefisien muai panjang.

Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan

pertambahan panjang zat apabila suhunya dinaikkan 1° C. Makin besar

koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar

pertambahan panjangnya. Demikian pula sebaliknya, makin kecil koefisien

muai panjang zat apabila dipanaskan, maka makin kecil pula pertambahan

panjangnya. Koefisien muai panjang beberapa zat dapat dilihat pada Tabel

6.1. berikut. Sedangkan koefisien muai luas dan volume zat padat, masingmasing

adalah B = 2 (x dan y = 3􀁄 )

a. Pemuaian Panjang

Pada zat padat yang berukuran panjang dengan luas penampang kecil,

seperti pada kabel dan rel kereta api, Anda bisa mengabaikan pemuaian

pada luas penampangnya. Pemuaian yang Anda perhatikan hanya pemuaian

pada pertambahan panjangnya. Pertambahan panjang pada zat padat yang

dipanaskan relatif kecil sehingga butuh ketelitian untuk mengetahuinya.

Jika sebuah batang mempunyai panjang mula-mula l1, koefisien muai

panjang (􀁄 ), suhu mula-mula T1, lalu dipanaskan sehingga panjangnya

menjadi l2 dan suhunya menjadi T2, maka akan berlaku persamaan, sebagai

berikut.

b. Pemuaian Luas

Untuk benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua dimensi), akan

terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar. Hal ini berarti lempengan

tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Serupa dengan

pertambahan panjang pada kawat, pertambahan luas pada benda dapat

dirumuskan sebagai berikut.

.

Hukum ke Nol Termodinamika

Kita  mulai  dengan  definisi  keseimbangan  panas.  Dua  benda  berada  dalam keseimbangan  panas  jika  tidak  ada  pertukaran  kalor  antara  dua  benda  tersebut  saat keduanya  disentuhkan.  Kondisi  ini  hanya  dapat  dicapai  jika  suhu  kedua  benda  sama. Sebab  perpindahan  kalor  terjadi  karena  adanya  perbedaan  suhu.  Berkaitan  dengan keseimbangan   panas,   kita   memiliki   hukum   ke   nol   termodinamika.   Hukum   ini menyatakan:

Jika benda A berada dalam keseimbagan panas dengan benda B dan

Benda B berada dalam keseimbangan panas dengan benda C

Maka

Benda A berada dalam keseimbangan panas dengan benda C

Contohnya, kita memiliki tiga wadah yang terbuat dari logam

• Wadah A bersisi air

• Wadah B berisi minyak

• Wadah C berisi gliserin

Misalkan wadah berisi air dan minyak disentuhkan dalam waktu yang cukup lama dan

tidak  diamati  adanya  perubahan  suhu  pada keduanya  maka  air  dan  minyak  maka  kita

katakan  berada  dalam keseimbangan  panas.  Setelah  disentuhkan  dengan  air,  misalkan wadah berisi minyak disentuhkan dengan wadah berisi gliserin, dan juga tidak diamati adanya  perubahan  suhu  keduanya,  maka  minyak  dan  gliserin  juga  berada  dalam keseimbangan  panas.  Maka  wadah  berisi  air  dan  wadah  berisi  gliserin  tidak  akan mengalami perubahan suhu ketika disentuhkan. Dengan kata lain, keduanya juga berada dalam keseimbangan panas.

Sistem dan Lingkungan

Dalam membahas termodinamika, alam semesta dibagi atas dua bagian, yaitu

sistem dan lingkungan. Sistem adalah bagian yang sedang kita kaji/selidiki sedangkan lingkungan adalah semua bagian alam di luar sistem.

Ketika kita bahas proses pemuaian gas dalam silinder maka:

• Sistem adalah gas dalam silinder.

• Lingkungan adalah silinder beserta semua bagian alam di sekelilingnya.

Ketika  kita  membahas  pemuaian  gas  dalam  silinder  dan  proses  penyerapan

dan pelepasan panas oleh silinder, maka

• Sistem adalah gas dan silinder

• Lingkungan adalah seluruh bagian alam di luar silinder

Sistem  termodinamikan  yang  akan  kita  pelajari  adalah

termodinamika  gas.

Variabel sistem termodinamika ini adalah besaran fisis yang menerangkan keadaan gas. Contoh variable termodinamika adalah suhu, tekanan, volume, dan jumlah bola gas.

(Resume dari buku Diktat Fisika Dasar I ITB)