Termodinamika berasal dari bahasa Yunani: thermos = panas
and dynamic = perubahan, dengan kata lain termodinamika adalah fisika energi, panas,
kerja,
entropi
dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan
dekat dengan mekanika statistik
di mana banyak hubungan termodinamika berasal. Jadi, secara kompleks
termodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang
hubungan antara energi panas dengan kerja.
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagad raya yang
diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem
dengan jagad raya disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika
berdasarkan pada sifat batasan sistem lingkungan dan perpindahan materi, kalor
dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang
terjadi antara sistem dan lingkungan:
- sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
- sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkanh sebagai sifat pembatasnya:
1. pembatas
adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
2. pembatas
rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
- sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel.Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi
sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran,
meskipun hanya penerimaan sedikit penarikangravitasi. Dalam analisis sistem
terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari
sistem.
Terdapat
tiga jenis hukum dasar yang berlaku dalam sistem termodinamika :
1. Hukum
kekekalan energi : energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dihancurkan/dihilangkan. Tetapi dapat ditrasfer dengan berbagai cara. Contoh,
Aplikasi: Mesin-mesin pembangkit energi dan pengguna energi. Semuanya hanya
mentransfer energi, tidak menciptakan dan menghilangkan. Catatan : Dengan
adanya kesetaraan massa dan energi dari Einstein, energi
"seolah-olah" bisa diciptakan dari materi (massa). Sehingga sekarang
diamandemen menjadi "Hukum kekekalan massa energi". Ketiga hukum
tetmodinamika untuk energi jadi berlaku juga untuk massa.
2. Hukum
keseimbangan/kenaikan entropi : Panas tidak bisa mengalir dari material yang
dingin ke yang lebih panas secara spontan. Entropi adalah tingkat keacakan
energi. Jika satu ujung material panas, dan ujung satunya dingin, dikatakan
tidak acak, karena ada konsentrasi energi. Dikatakan entropinya rendah. Setelah
rata menjadi hangat, dikatakan entropinya naik. Contoh, Aplikasi : kulkas harus
mempunyai pembuang panas dibelakangnya, yang suhunya lebih tinggi dari udara
sekitar. Karena jika tidak panas dari isi kulkas tidak bisa terbuang keluar.
3. Hukum
suhu 0 Kelvin (-273,15 Celcius): Teori termodinamika menyatakan bahwa panas
(dan tekanan gas) terjadi karena gerakan kinetik dalam skala molekular. Jika
gerakan ini dihentikan, maka suhu material tsb akan mencapai 0 derajat kelvin.
Contoh, Aplikasi : Kebanyakan logam bisa menjadi superkonduktor pada suhu
sangat rendah, karena tidak banyak keacakan gerakan kinetik dalam skala
molekular yang menggangu aliran elektron.
