Sistem Termodinamika

Dalam sistem mekanis, atau keadaannya ditentukan, jika posisi dan kecepatan setiap titik material dalam sistem diketahui. Jika sistem terdiri dari N objek dasar atau titik material, maka pengetahuan tentang variabel 6 × N akan diperlukan (mengingat sistem tiga dimensi, di mana ada tiga koordinat posisi dan tiga koordinat kecepatan). 

Dalam termodinamika, sistem yang dianggap memiliki jumlah titik material yang sangat tinggi , bernama atom atau molekul, dan dengan demikian definisi sistem berdasarkan 6 variabel untuk setiap objek (3 untuk posisi dan 3 untuk kecepatan) tidak praktis .    

Sistem termodinamika

Sistem termodinamika adalah kuantitas materi yang berubah-ubah, yang sifat-sifatnya dapat dijelaskan secara tunggal dan menyeluruh, dengan menetapkan parameter makroskopik tertentu yang dapat berupa:

  • Suhu
  • Tekanan
  • Volume

Y mewakili properti rata-rata dari sistem.

Sistem termodinamika diklasifikasikan sebagai terisolasi, tertutup, atau terbuka.  

Sebuah sistem yang terisolasi tidak berinteraksi dengan cara apapun dengan lingkungan. Wadah yang berisi sistem dan membatasinya dari lingkungan, tidak dapat ditembus oleh materi dan tidak memungkinkan transfer energi. Dengan cara ini energi sistem adalah kuantitas yang kekal, dan bahkan berlaku untuk kuantitas materi.

Sistem tertutup hampir tidak memungkinkan pertukaran energi dengan lingkungan, karena tidak ada pertukaran materi. Energi bukan lagi besaran yang kekal.

Sistem terbuka memungkinkan terjadinya pertukaran energi dan materi dengan lingkungan, maka besaran ini dapat berubah-ubah dari waktu ke waktu.

Besaran yang dapat digunakan untuk mengkarakterisasi sistem termodinamika disebut variabel keadaan, yang memiliki nilai yang sama di semua bagian sistem. Biasanya variabel keadaan bukan kuantitas independen, yaitu, perubahan variabel menyiratkan perubahan satu atau lebih variabel. 

The matematika hubungan antara variabel negara disebut negara persamaan , yang memungkinkan untuk memprediksi perilaku sistem untuk mengubah satu atau lebih variabel negara. Keadaan termodinamika suatu sistem kemudian didefinisikan, menentukan variabel keadaan tertentu dan persamaan keadaan yang sesuai.    

Ada dua jenis variabel keadaan: ekstensif dan intensif.

Variabel status ekstensif

Mereka sebanding dengan jumlah materi dalam sistem, yaitu dengan jumlah partikel atau massa.

Contoh variabel keadaan ekstensif adalah energi total, volume, dan entropi. Jika sistem dibagi menjadi beberapa bagian, nilai total variabel ekstensif sama dengan jumlah nilai variabel itu untuk setiap bagian yang dipertimbangkan.

Variabel keadaan intensif

Mereka tidak tergantung pada jumlah materi dalam sistem.

Contoh variabel keadaan intensif adalah suhu dan tekanan. Variabel intensif tidak aditif untuk berbagai bagian sistem, yaitu, dalam sistem yang terdiri dari beberapa partikel, suhu sistem tidak pernah merupakan jumlah suhu setiap partikel yang membentuknya.

Kesetimbangan termodinamika

Ada keseimbangan termodinamika antara dua sistem atau antara sistem dan lingkungan ketika itu ada, secara bersamaan:

  • kesetimbangan termal – ketika suhu tidak diubah
  • kesetimbangan mekanik – ketika sistem tidak mengembang atau berkontraksi
  • kesetimbangan kimia – ketika tidak ada perubahan sistem dan konsentrasinya

Misalnya, gas yang terkandung dalam wadah tertutup dengan volume konstan berada dalam kesetimbangan termodinamika ketika tekanannya sama di semua titik dan suhunya sama dengan lingkungan sekitarnya. 

Sekarang perhatikan transformasi suatu sistem, dari keadaan awal ke keadaan akhir, yang dilakukan melalui suksesi terus menerus dari keadaan setimbang. Transformasi ini mungkin atau mungkin tidak reversibel (ireversibel).  

Transformasi reversibel 

Mempertahankan kondisi sistem termodinamika, transformasi reversibel terjadi secara spontan di kedua arah.

Transformasi ireversibel 

Transformasi ireversibel hanya terjadi secara alami dalam satu pengertian, yaitu, bagian dari keadaan awal berkembang ke keadaan akhir, tetapi tidak secara spontan kembali ke keadaan awal yang sama.     

Related Posts