Kesetimbangan termodinamika

Kesetimbangan termodinamika menjelaskan sistem yang propertinya tidak akan berubah tanpa beberapa jenis campur tangan dari luar. Dengan kata lain, sebuah sistem dalam kesetimbangan termodinamika tidak akan berubah kecuali ada sesuatu yang ditambahkan atau dikurangi dari itu. Sebuah contoh dari hal ini adalah minuman hangat. Minuman tersebut mungkin sudah mulai dingin keluar, tapi panas dari udara akan pindah ke minuman dingin dan membuatnya lebih hangat sampai suhu yang sama seperti udara-sehingga mencapai kesetimbangan termodinamika. Selain itu, karena panas yang bergerak dari udara ke dalam minuman, udara segera di sekitar cangkir juga akan menjadi lebih dingin.

 

Proses sistem menggunakan untuk mencapai kesetimbangan termodinamika digambarkan dalam dua hukum fisika: Hukum Pertama Termodinamika dan Hukum Kedua Termodinamika. Hukum pertama menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, hanya dapat ditransfer. Hukum kedua mengatakan bahwa dalam sebuah sistem yang terisolasi, entropi akan meningkat sampai kesetimbangan tercapai. Ini adalah inti dari kesetimbangan termodinamika. Bagi objek untuk mencapai kesetimbangan termodinamika, tiga kondisi harus dipenuhi: kesetimbangan kimia, kesetimbangan mekanik, dan keseimbangan termal.

Kesetimbangan mekanik menjelaskan apa yang terjadi ketika tidak ada gaya yang tidak seimbang dalam sistem atau dengan sistem dan sekitarnya. Ini berarti bahwa gaya harus sama dalam suatu sistem dan dalam sistem dan sekitarnya. Salah satu gaya tersebut adalah tekanan. Jika tekanan adalah sama dalam sistem dan dengan sistem dan sekitarnya, keseimbangan mekanik tercapai. Jika tidak ada keseimbangan mekanik, sistem akan berusaha untuk mencapai keseimbangan.

Untuk sistem berada di kesetimbangan kimia, tidak ada reaksi kimia bersih harus terjadi. Dalam beberapa sistem ini dapat berarti bahwa reaksi kimia telah berhenti. Namun, dalam sistem lain ini dapat berarti bahwa sistem telah mencapai kesetimbangan dinamis. Kesetimbangan dinamis menggambarkan keadaan di mana ke depan dan reaksi cadangan yang terjadi sedemikian rupa bahwa nilai bersih dari reaktan tetap tidak berubah. Dalam kesetimbangan kimia, juga perlu bahwa materi tidak boleh bergerak dari satu daerah ke daerah lain, seperti apa yang terjadi ketika difusi berlangsung.

Ketika sebuah benda berada dalam kesetimbangan termal, suhu harus sama. Contoh dari minuman hangat adalah contoh dari sistem mencapai kesetimbangan termal. Ketika sebuah benda masuk kontak termal dengan benda lain, seperti udara, panas akan bergerak dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah – yaitu, dari panas ke dingin. Kebetulan, ini berarti bahwa es tidak dingin minum melainkan minuman memanas es. Panas akan terus bergerak dari konsentrasi tinggi ke rendah sampai kedua objek berada pada suhu yang sama dan keseimbangan termal tercapai.