Konsep Dasar Termodinamika

A. INDIKATOR
3.7.1 Menyimpulkan pemahaman dasar terkait sistem dan lingkungan
3.7.2 Menggunakan formulasi besaran-besaran pada usaha
3.7.3 Mengatribusikan nilai usaha pada suatu sistem

B. TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah kegiatan pembelajaran dengan menggunakan model brain based learning, siswa  diharapkan dapat:

1.    mengklasifikasikan macam-macam sistem dan lingkungan

2.    mengklasifikasikan contoh hukum nol termodinamika

3.    menentukan nilai usaha pada suatu gas

4.    mengatribusikan konsep usaha pada termodinamika

C.  MATERI AJAR

1.    Peta Konsep

Gambar 1.1 peta konsep pertemuan pertama

2.    Materi

a.    Sistem dan Lingkungan

1)   Sistem

Dalam termodinamika, kita akan mengenal yang namanya sistem dan lingkungan. Sistem adalah benda atau keadaan yang menjadi fokus perhatian. Dengan kata lain, sistem adalah benda apapun yang akan diteliti.Sistem sendiri terdiri dari tiga macam, yaitu:

a) Sistem Terbuka

Sistem di mana materi, panas, dan kerja dari luar dapat masuk ke dalam sistem. Contohnya adalah air panas yang dituangkan ke dalam gelas.

b) Sistem Tertutup

Sistem di mana panas dan kerja dari luar dapat masuk ke dalam sistem tetapi materi tidak dapat masuk sistem. Contohnya adalah air panas yang di masukkan ke dalam botol, dan mulut botol tersebut ditutup dengan menggunakan spons.

c) Sistem Terisolasi

Suatu sistem di mana materi, panas, dan kerja tidak dapat menembus ke dalam sistem. Contohnya adalah air panas yang dimasukkan ke dalam termos.

Gambar 1.2 Gambar (a) adalah contoh dari sistem terbuka. Gambar (b) adalah contoh dari sistem tertutup. Dan gambar (c) adalah contoh dari sistem terisolasi

2)   Lingkungan

Lingkungan adalah benda atau keadaan di luar sistem. Contohnya adalah air dalam gelas. Berarti sistemnya adalah air di dalam gelas tersebut, sedangkan lingkungannya adalah udara yang mengelilinginya.

Untuk lebih mengenal dan memahami apa itu sistem, macam-macamnya, dan lingkungan, kamu bisa klik link yang ada di bawah ini: 

http://www.areabaca.com/2015/01/sistem-termodinamika.html

https://www.softilmu.com/2015/11/Pengertian-Proses-Siklus-Sistem-Termodinamika-Adalah.html

3) Usaha

Sebelum mengetahui apa itu usaha. Coba simak video berikut:

Dari video tersebut terlihat bukan? Sebuah mobil bekas yang diberi tekanan besar, lama-kelamaan akan menyusut dan hancur. Sekarang coba pahami konteks usaha pada termodinamika berikut.

Anggap suatu silinder dengan piston dapat bergerak bebas. Silinder ini diisi gas yang menempati volume V. Gas menekan ke semua bagian silinder termasuk piston dengan tekana P. Gaya yang bekerja pada piston akibat tekanan gas tersebut adalah  dengan A menyatakan luas penampang piston.

Gambar 1.3 gambar (a) piston yang bergerak turun gambar (b) piston yang bergerak naik

Pada gambar di atas, gambar (a) gas yang dimampatkan mengakibatkan piston yang bergerak turun ke bawah, sehingga volume gas yang ada di dalam silider menyusut dan semakin rapat. Sedangkan gambar (b) berkebalikan dari gambar (a). Gambar (b) gas mengalami pemuaian sehingga mengakibatkan piston yang bergerak naik sehingga kerapatan gas dalam silinder bisa lebih renggang. Ketika gas mengembang secara perlahan membuat piston bergerak ke atas. Sehingga usaha yang dilakukan gas untuk memindahkan piston tersebut sejauh  adalah:

Karena  sama dengan perubahan colume gas , maka usaha yang dilakukan oleh gas adalah:

Untuk mengenal dan memahami lebih dalam apa itu usaha dalam termodinamika, silahkan klik link yang ada di bawah ini:

http://www.nafiun.com/2014/06/usaha-dan-proses-dalam-termodinamika-hukum-termodinamika-1-2-dan-3-rumus-contoh-soal-kunci-jawaban.html

https://www.pelajaran.id/2016/04/termodinamika-rumus-usaha-dan-proses-proses-dalam-termodinamika-lengkap-pembahasan-soal.html

4) Hukum Nol Termodinamika

Berdasarkan pengalaman sehari-hari, kita pasti sudah mengetahui bahwa secangkir kopi panas yang dibiarkan di meja, pada akhirnya akan mendingin dan minuman dingin yang akhirnya akan menjadi hangat. Maksudnya, jika benda bersentuhan dengan benda lainnya pada suhu yang berbeda, panas akan berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah sampai mencapai suhu yang sama. Gambar di bawah ini memberikan contoh dari penjelasan di atas.

Gambar 1.4 dua benda yang berbeda suhu dan terisolasi akan mencapai kesetimbangan termal setelah bersentuhan satu sama lain

Gambar di atas menggambarkan besi dan tembaga yang saling bersentuhan, kemudian setelah beberapa saat suhu keduanya memiliki suhu yang sama. Proses ini terjadi perpindahan panas dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Setelah mencapai titik tertentu, perpindahan kalornya terhenti dan kedua benda telah mencapai kesetimbangan termal.

Hukum ke-nol termodinamika berbunyi “jika dua buah sistem yang terpisah berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga (sistem lain), maka ketiga sistem berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain.”

Hukum ini adalah hukum dasar temodinamika dan berfungsi sebagai dasar untuk validasi pengukuran suhu. Kalau kita mengganti sistem ketiga dengan termometer, maka hukum ke nol dapat dinyatakan kembali sebagai “dua sistem berada dalam kesetimbangan termal jika keduanya memiliki suhu yang sama bahkan ketika sistem tersebut tidak bersentuhan”.

Untuk lebih memahami Hukum ke nol termodinamika, silahkan simak video berikut:

Hukum ke nol ini pertama kali dirumuskan dan diberi nama oleh R.H Fowler pada tahun 1931. Prinsip fisika dasar ini dinamai hukum ke nol karena baru diakui lebih dari setengah abad setelah perumusan hukum pertama dan hukum kedua termodinamika. Dinamai hukum ke nol karena prinsip ini harus telah mendahului hukum pertama dan kedua termodinamika yang sebelumnya.

Untuk mengenal dan memahami lebih dalam apa itu hukum ke nol termodinamika dan bagaimana aplikasinya, silahkan klik link yang ada di bawah ini:

http://www.academia.edu/31466651/HUKUM_KE_NOL_TERMODINAMIKA_DAN_APLIKASINYA

https://gurumuda.net/hukum-ke-nol-termodinamika.htm