Hukum Dasar Termodinamika
1. Temperatur
Seperti
diketahui bahwa temperatur merupakan salah satu properti sistem yang
telah dikenal luas penggunaannya, akan tetapi agak sukar untuk
mendefinisikannya, oleh karenanya definisi tentang temperatur akan lebih
baik diberikan dalam suatu fenomena saja. pertama kita menyadari adanya
temperatur (suhu) sebagai perasaan panas atau dingin bila kita
menyentuh suatu benda. Demikian juga apabila dua buah benda, yang satu
panas dan yang satu dingin, disentuhkan satu sama lain, maka benda yang
panas akan mendingin, dan yang dingin akan menjadi panas, sehingga pada
suatu waktu, keduanya akan memiliki rasa panas atau dingin yang sama.
Sebenarnya yang terjadi adalah kedua benda tersebut mengalami perubahan
sifat, dan pada waktu proses perubahan ini berhenti, kedua benda berada
dalam keadaan kesetimbangan thermal. Jadi dua sistem yang berada dalam
kesetimbangan thermal mempunyai sifat yang sama, sifat ini disebut
temperatur (suhu). Dengan kata lain,
temperatur dari suatu benda adalah suatu indikator dari keadaan panas
yang dimiliki-nya didasari kepada kemampuan benda tersebut untuk
mentransfer panas ke benda lain. Hukum dasar yang mendasari pengukuran
suhu dikenal dengan hukum thermodinamika ke-nol. Hukum
thermodinamika ke-nol menyatakan bahwa apabila dua buah benda
masing-masing berada dalam keadaan kesetimbangan thermal dengan benda
yang ketiga, maka kedua benda ini berada dalam kesetimbangan termal satu
sama lain, artinya, suhu kedua benda tersebut adalah sama. Skala untuk
menentukan besar kecilnya temperatur yang sudah dikenal adalah
Fahrenheit, Celcius, Kelvin dan Rankine. Untuk melihat perbedaan skala
dari ke empat skala tersebut, bisa dilihat pada gambar berikut ini .
Gambar 1. Skema Perbandingan Temperatur
Jelas terlihat bahwa satu satuan derajat
(satuan perbedaan temperatur) adalah tidak sama untuk Kelvin-Celcius
dengan Rankine-Fahrenheit, atau dengan kata lain bisa di buat :
(1)
(2)
dan dari nilai skala seperti pada Gambar 1, diperoleh perbandingan :
dan
(3)
dari penjelasan tersebut, maka dapat
diperoleh relasi antara Rankine dengan Fahrenheit dan relasi antara
Celcius dengan Kelvin seperti berikut ini.
(4)
(5)
2. Tekanan
Tekanan secara matematis dapat diefinisikan seperti berikut ini :
P=Fn/A (6)
Fn = Komponen Gaya Normal tegak lurus A
A = Luas penampang Lintang
Agar lebih mudah dipahami, perhatikan Gambar 2 berikut ini.
Untuk
gas dan cairan, istilah tekanan sering digunakan, tetapi untuk zat
padat, lebih sering digunakan istilah tegangan. Tekanan pada tiap titik
dalam fluida yang diam besarnya sama ke segala arah dan tekanan
didefinisikan sebagai komponen gaya yang tegak lurus pada suatu bidang
per satuan luas. Tekanan P pada suatu titik di dalam fluida yang berada
dalam kesetimbangan besarnya sama ke segala arah, akan tetapi untuk zat
cair yang pekat dan dalam keadaan bergerak, variasi tekanan terhadap
kedudukan bidang datumnya merupakan suatu hal yang penting dan perlu
pembahasan khusus di luar thermodinamika. Dalam thermodinamika klasik,
umumnya diperhatikan tekanan fluida dalam keadaan setimbang.
Dalam
berbagai penggunaan, umumnya digunakan istilah tekanan absolut, yaitu
tekanan yang dimiliki oleh sistem pada batas sistem. Istilah absolut
digunakan untuk membedakannya dari tekanan relatif (pressure gauge),
karena dalam praktek, pengukur tekanan dan pegukur kevakuman menyatakan
perbedaan antara tekanan absolut dan tekanan atmosfer. Untuk memperoleh
tekanan absolut, maka tekanan atmosfer harus ditambahkan pada pembacaan
tekanan relatif, jadi :
Pabsolut = Prelatif + Patmosfer (7)
Persamaan
(7) ini digunakan untuk tekanan di atas tekanan atmosfer. Untuk tekanan
di bawah tekanan atmosfer, maka tekanan relatif menjadi negatif, dan
umumnya disebut tekanan vakum sebesar harga tekanan relatif tersebut.
Jadi tekanan relatif sebesar –10 atm disebut vakum sebesar 10 atm.
Hubungan antara tekanan absolut, tekanan relatif, tekanan atmosfer, dan
vakum dinyatakan secara grafis dalam Gambar 3 berikut ini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar