Termodinamika merupakan ilmu tentang hubungan antara panas, kerja, suhu, dan energi. Secara umum, termodinamika membahas tentang perpindahan energi dari satu tempat ke tempat lain dan dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Konsep utamanya adalah bahwa panas adalah suatu bentuk energi yang sesuai dengan sejumlah kerja mekanis tertentu.

Panas tidak secara resmi diakui sebagai suatu bentuk energi hingga sekitar tahun 1798, ketika Count Rumford (Sir Benjamin Thompson), seorang insinyur militer Inggris, menyadari bahwa jumlah panas yang tak terbatas dapat dihasilkan dalam pengeboran laras meriam dan bahwa jumlah panas yang dihasilkan sebanding dengan pekerjaan yang dilakukan dalam memutar alat pengeboran tumpul. Pengamatan Rumford tentang proporsionalitas antara panas yang dihasilkan dan pekerjaan yang dilakukan terletak pada dasar termodinamika.

Sir Benjamin Thompson (kiri) dan Sadi Carnot (kanan)

Pelopor lainnya adalah insinyur militer Prancis Sadi Carnot, yang memperkenalkan konsep siklus mesin panas dan prinsip reversibilitas pada tahun 1824. Karya Carnot menyangkut keterbatasan jumlah maksimum pekerjaan yang dapat diperoleh dari mesin uap yang beroperasi dengan perpindahan panas suhu tinggi sebagai tenaga penggeraknya. Kemudian pada abad itu, ide-ide ini dikembangkan oleh Rudolf Clausius, seorang matematikawan dan fisikawan Jerman, menjadi hukum pertama dan kedua termodinamika.

Hukum Termodinamika

1. Hukum Termodinamika ke Nol

Ketika dua sistem masing-masing berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, dua sistem pertama berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Sifat ini membuat termometer menjadi “sistem ketiga” dan menentukan skala suhu menjadi penting.

2. Hukum Termodinamika Pertama

Atau hukum kekekalan energi. Perubahan energi internal suatu sistem sama dengan selisih antara panas yang ditambahkan ke sistem dari lingkungannya dan kerja yang dilakukan oleh sistem pada lingkungannya. Dengan kata lain, energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

3. Hukum Termodinamika Kedua

Panas tidak mengalir secara spontan dari daerah yang lebih dingin ke daerah yang lebih panas, atau, dengan kata lain, panas pada suhu tertentu tidak dapat diubah seluruhnya menjadi kerja. Akibatnya, entropi sistem tertutup, atau energi panas per satuan suhu, meningkat seiring waktu menuju nilai maksimum tertentu. Dengan demikian, semua sistem tertutup cenderung menuju keadaan kesetimbangan di mana entropi berada pada nilai maksimum dan tidak ada energi yang tersedia untuk melakukan kerja yang berguna.

4. Hukum Termodinamika Ketiga

Entropi kristal sempurna suatu unsur dalam bentuk paling stabilnya cenderung nol saat suhu mendekati nol absolut. Hal ini memungkinkan skala absolut untuk entropi ditetapkan yang, dari sudut pandang statistik, menentukan tingkat keacakan atau ketidakteraturan dalam suatu sistem.

Meskipun termodinamika berkembang pesat selama abad ke-19 sebagai respons terhadap kebutuhan untuk mengoptimalkan kinerja mesin uap, hukum termodinamika yang sangat umum membuatnya berlaku untuk semua sistem fisik dan biologis. Secara khusus, hukum termodinamika memberikan deskripsi lengkap tentang semua perubahan dalam keadaan energi sistem apa pun dan kemampuannya untuk melakukan kerja yang berguna pada lingkungannya.

Konversi Energi

Karena energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, maka Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang bagaimana energi tersebut diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Konversi energi—yang juga disebut transformasi energi—adalah proses mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi lainnya tersebut.

Konversi energi terjadi di mana-mana dan setiap menit dalam sehari. Ada banyak bentuk energi seperti energi termal, energi listrik, energi nuklir, energi elektromagnetik, energi mekanik, energi kimia, energi bunyi, dll.

Di sisi lain, istilah transformasi energi digunakan ketika energi berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Baik energi tersebut ditransfer maupun diubah, jumlah total energi tidak berubah, dan ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi.

Terkait dengan konversi energi, PT Labora Teknika Saintifika juga menyediakan berbagai peralatan-peralatan untuk kebutuhan praktikum bagi laboratorium teknik di level universitas, vokasi, atau sekolah menengah kejuruan.

Klik gambar untuk menuju ke website dari peralatan pendidikan termodinamika.