Istilah dan Batasan pada Termodinamika

Istilah dan Batasan Umum

Sistem:  yang dimaksud dengan sistem adalah bagian dari semesta pembicaan yang menjadi obyek (fokus) pengamatan dalam pengkajiannya.

Lingkungan:  merupakan bagian dari semesta pembicaraan di luar sistem, lingkunganmempunyai peranan penting sebagai sumber dan sebagai pembuangan energi ataupun materi (bahan) kimia.

Dinding Batas: bidang yang memisahkan antara sistem dan lingkungannya, dinding batas dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:

1.  dinding permiabel:  merupakan bidang batas yang dapat dengan leluasa dilalui(keluar-masuk)nya energi dan materi dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya.

Sistem yang dibatasi dengan dinding permiabel, akan sama halnya tanpa pembatas dalam hal interaksi energi dan materinya dengan lingkungan.  Dalam hal ini sistem disebut dalam keadaan terbuka atau sistem terbuka.

2. dinding impermiabel: merupakan bidang batas yang mana energi dapat melewati (keluar-masuk) dari antara sistem dan lingkungan, tetapi materi tidak dapat melewatinya.

Sistem yang dibatasi dengan dinding impermiabel, interaksi energi akan terjadi antara sistem dan lingkungan tetapi tidak terjadi interaksi antara materinya.  Dalam hal ini sistem disebut dalam keadaan tertutupatau sistem tertutup.

3.  dinding kedap:  merupakan dinding yang tidak dapat dilewati oleh energi maupun materi sehingga tak ada interaksi energi maupun materi antara sistem dan lingkungan.

Sistem yang dibatasi dengan dinding kedap, tidak terjadi interaksi energi dan materi andatara sistem dan lingkungan.  Dalam hal ini sistem disebut dalam keadaan terisolasi atau sistem terisolasi.

4.  Keadaan: menyatakan wujud dan kondisi sistem dengan variabel penentu keadaan (disebut variabel keadaan).

5.  Variabel Keadaan: variabel yang digunakan untuk menyataan keadaan suatu sistem, variabel keadaan yang paling basik adalah jumlah zat (n), tekanan (p), Suhu (T) dan volume (V).  Variabel ini dapat membentuk kesetaraansebagai variabel turunana yaitu energi, kerja dan kalor.

Istilah dan Batasan Pada Proses

1.  Proses isokhorik; adalah proses yang terjadi pada volume tetap, selama proses volume sistem tidak
     berubah

2.  Proses isobarik:  Proses yang terjadi pada tekanan tetap, selama proses tekanan sistem tidak      
     berubah

3.  Proses isotermis: adalah proses yang terjadi pada suhu yang tetap, selama proses suhu tidak
     berubah

4.  Proses adiabatik:  adalah proses yang terjadi dengan kalor dalam sistem tetap.

     Pada kenyataannya proses dapat berlangsung dengan gabungan proses-proses tersebut bahkan  
     dalam waktu yang bersamaan,  tetapi proses dapat di uraikan menjadi proses dasar yang berurutan.

     Perubahan dari variabel keadaan yang merespon perubahan variabel lainnya dinyatakan dalam  
     sebuah persamaan keadaan.

5.  Persamaan keadaan: persamaan yang mempunyai karakter spesifik:

–  merupakan persamaan diferensial eksak (jika fungsi mengandung dua variabel) harga turunan total dari dua variabel tersebut tidak bergantung urutan penurunannya. Jika z=f(x,y) maka d2z/(dx dy) = d

2z/(dy dx)

contoh persamaan keadaan:  PV = nRT, pada n yang tetap, n=1, maka persamaan P=RT/V.  tekanan p merupakan vungsi V dan T.  harga p akan berubah jika volume atau suhunya dirubah, persamaan akan merupakan persamaan keadaan jika harga perubahan p tidak tergantung cara mengubahnya: V dulu diikuti perubahan T, ataukan T dulu dirubah kemudian diikuti perubahan V.

dp = TdV + VdT

V dirubah dulu dan T dibuat tetap (dT = 0), maka dp = TdV diperoleh |dp/dV|T = -T/V2

kemudian diikuti dengan perubahan T pada V tetap, maka diperoleh |dp/dVdT| = -1/V2

atau

T dirubah dulu dengan V tetap (dV = 0), maka dp = VdT, diperoleh |dp/dT|V= 1/V

kemudian diikuti dengan perubahan V pada T tetap, maka diperoleh |dp/dTdV| = -1/V2

lihat hasil akhir dari dp sama tidak tergantung mana yang dulu dirubah. sifat ini dalam kalkulus disebut persamaan diferensial eksak/

bentuk PD eksak adalah dp = Mdx + Ndy, dimana dM/dy = dN/dx.

Variabel yang perubahannya tidak ditentukan oleh caranya berubah tetapi hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir disebut variabel (besaran) keadaan, atau disebut besaran Termodinamika.

–  Persamaan keadaan mempunyai sifat diferensial siklisnya = -1

Masih menggunakan contoh p = RT/V, diferensial siklis = -1, lihat bahwa |diferensial siklis adalah:

|dp/dV|T |dV/dT|p |dT/dp|V

p = RT/V —–>  |dp/dV|T  = – RT/V2  …………………………………….(1)

V = RT/p ——> |dV/dT|p  =  R/p  ………………………………………… (2)

T = pV/R ——> |dT/dp|V  = V/R ………………………………………….. (3)

persamaan 1 x 2 x 3 = -RT/V2 x R/p x V/R = -RT/pV, karena pV = RT, maka -RT/RT = -1

Soal:  Buktikan bahwa persamaan van der wals untuk n = 1, (p+a/V2)(V – b) = RT adalah merupakan peramaan keadaan.

Suatu besaran non termodinamika dapat menjadi besaran termodinamika jika dikalikan dengan besaran termodinamika tertentu.  Dalam istilah kalkulus persamaan diferensial bukan eksak dapat dijadikan eksak dengan mengalikan faktor integrasi tertentu. 

Contoh:  dq = dU + pdV, maka |dq/dUdV| = 0 tetapi |dq/dVdU| = dp/dU maka dq bukan persamaan termodinamika.

Sumber:  https://thermodinamikakimia.wordpress.com/