Kami menjelaskan apa itu termodinamika dan terdiri dari apa sistem termodinamika. Juga, apa hukum termodinamika.
Apa itu termodinamika?
Ini disebut termodinamika (dari bahasa Yunani termos, "Panas" dan dinamo, "Kekuatan, kekuatan") ke cabang fisik yang mempelajari aksi mekanis panas dan bentuk energi serupa lainnya. Studinya mendekati objek sebagai sistem makroskopik nyata, melalui metode ilmiah dan penalaran deduktif, memperhatikan variabel yang luas seperti entropi, energi dalam atau volume; serta variabel non-ekstensif seperti suhu, itu Tekanan atau potensial kimia, di antara jenis besaran lainnya.
Namun, termodinamika tidak menawarkan interpretasi besaran yang dipelajarinya, dan objek studinya selalu sistem dalam keadaan setimbang, yaitu sifat-sifat yang karakteristiknya dapat ditentukan oleh unsur-unsur internal dan tidak begitu banyak oleh gaya-gaya eksternal yang bekerja padanya. Untuk alasan itu, pertimbangkan bahwa Energi hanya dapat dipertukarkan dari satu sistem ke sistem lainnya sebagai panas atau dari pekerjaan.
Studi formal termodinamika dimulai berkat Otto von Guericke pada tahun 1650, seorang fisikawan dan ahli hukum Jerman yang merancang dan membangun pompa vakum pertama, menyangkal Aristoteles dan pepatahnya bahwa "alam membenci ruang hampa" dengan aplikasinya. Setelah penemuan ini, ilmuwan Robert Boyle dan Robert hooke mereka menyempurnakan sistem mereka dan melihat korelasi antara tekanan, suhu, dan volume. Maka lahirlah prinsip-prinsip termodinamika.
Sistem termodinamika
Sistem termodinamika dipahami sebagai bagian dari alam semesta yang, untuk tujuan studi, secara konseptual terisolasi dari yang lain dan mencoba untuk memahami secara mandiri. Perhatikan cara-cara di mana energi berubah atau dipertahankan dan, pada saat yang sama, pertukaran energinya urusan dan/atau energi dengan lingkungan hidup atau dengan sistem lain yang sejenis (jika ada). Oleh karena itu, ini adalah metode mempelajari termodinamika.
Kriteria utama untuk mengklasifikasikan sistem ini didasarkan pada tingkat isolasi mereka dari lingkungan, sehingga membedakan antara:
- Sistem terbuka. Mereka yang secara bebas bertukar energi dan materi dengan lingkungannya, seperti yang dilakukan sebagian besar sistem yang dikenal dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya: mobil. Satu tangan dia bahan bakar dan kembali ke lingkungan gas Dan panas.
- Sistem tertutup. Mereka yang bertukar energi dengan lingkungan mereka, tetapi bukan materi. Inilah yang terjadi dengan wadah tertutup, seperti kaleng, yang isinya tidak berubah-ubah, tetapi kehilangan panas dengancuaca, menghamburkannya ke udara di sekitarnya.
- Sistem terisolasi. Mereka yang, sampai batas tertentu, tidak bertukar energi atau materi dengan lingkungan. Tidak ada sistem yang terisolasi dengan sempurna, tentu saja, tetapi ada sampai tingkat tertentu: termos yang berisi Air panas akan mempertahankan suhunya untuk sementara waktu, cukup untuk membuatnya tetap terisolasi untuk sementara waktu.
Hukum termodinamika
"Hukum nol" secara logis dinyatakan seperti ini: jika A = C dan B = C, maka A = B.
Termodinamika diatur oleh apa yang ditetapkan dalam empat prinsip atau hukum fundamentalnya, yang dirumuskan oleh berbagai ilmuwan sepanjang sejarah ini disiplin. Prinsip atau hukum tersebut adalah:
- Prinsip pertama, atau Hukum Kekekalan energi. Ini menyatakan bahwa jumlah total energi dalam sistem fisik apa pun yang diisolasi dari lingkungannya akan selalu sama, meskipun dapat diubah dari satu bentuk energi ke banyak bentuk energi yang berbeda. Dengan kata yang lebih singkat: "Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya diubah."
- Prinsip Ketiga, atau Hukum Nol Mutlak. Ini menyatakan bahwa entropi sistem yang dibawa ke nol mutlak akan selalu menjadi konstanta yang pasti. Ini berarti bahwa ketika mencapai nol mutlak (-273,15 ° C atau 0 K), proses sistem fisik berhenti dan entropi memiliki nilai minimum yang konstan.
- Prinsip nol atau Hukum kesetimbangan termal. Ini disebut "hukum nol" karena, meskipun itu adalah yang terakhir dijalankan, aturan dasar dan dasar yang ditetapkannya lebih diutamakan daripada tiga undang-undang lainnya. Ini menyatakan bahwa "jika dua sistem berada di" kesetimbangan termal independen dengan sistem ketiga, mereka juga harus berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain ”.
Termodinamika kimia
Termodinamika kimia adalah bidang studi yang terpisah, berfokus pada korelasi antara panas dan kerja, dan reaksi kimia, semua dibingkai dalam apa yang ditetapkan oleh prinsip-prinsip termodinamika. Artinya, ini tentang penerapan hukum termodinamika, terutama dua yang pertama, pada dunia reaksi antara zat dan senyawa, untuk mendapatkan apa yang disebut "persamaan Gibbs fundamental", yang mengatur cara di mana energi kimia terkandung dalam senyawa yang berbeda berubah dan ditransmisikan, atau bagaimana derajat entropi semesta setiap kali reaksi spontan terjadi.