Beberapa Istilah dalam Termodinamika [Part I]

Ternyata, dunia microwave masih ada hubungannya dengan termodinamika, ilmu fisika yang mempelajari tentang panas, temperatur, energi, kerja, dan hal lainnya yang berkaitan. Berhubung sejak bertahun-tahun yang lalu tidak pernah berkutat dengan yang namanya termodinamika ini, saya rangkum beberapa istilah yang mungkin berguna.

Hukum pertama termodinamika. Kita tidak dapat menciptakan atau memusnahkan energi. Energi hanya berubah dari suatu bentuk ke bentuk lain. Cukup familiar bukan? Yup, ini adalah hukum kekekalan energi yang kita pelajari sejak di bangku SD.

Tips: kalau ada orang yang mengklaim bisa menciptakan energi atau sejenisnya, seperti yang pernah beberapa kali terjadi, jangan langsung percaya mentah-mentah, haha🙂

Mathematically speaking, jika kita punya sebuah sistem tertutup (artinya tidak ada pertukaran energi dan partikel dengan sistem lain) dengan dua buah subsistem: subsistem 1 dan 2 yang punya energi masing-masing U1 dan U2, maka:

\Delta U = \Delta U_{1} + \Delta U_{2} = 0

Ya benar, total energi di dalam sistemnya tidak berubah. Tidak bertambah, tidak juga berkurang. Tidak ada yang tercipta, tidak ada yang musnah juga. Tapi mungkin saja ada yang pindah dari subsistem 1 ke 2 atau sebaliknya.

Hukum kedua termodinamika. Entropi sebuah sistem tertutup akan maksimum dalam kondisi kesetimbangan. Alias selalu bertambah dari waktu ke waktu. Nah, apa itu entropi?

Entropi. Seberapa tidak teratur sebuah sistem. Jadi sistem tertutup itu makin lama makin tidak teratur. Misalkan kamar atau dapur yang tadinya bersih rapi pasti ujung-ujungnya jadi berantakan juga kan? Em.. kecuali kalau dibersihkan, itu lain cerita🙂

Menghitungnya bagaimana? Kita dapat melihat ada berapa kemungkinan keadaan yang dapat terjadi di sistem kita. Coba bandingkan kamar kosong dengan kamar yang berisi berbagai perabotan (hayo, mana yang lebih teratur?). Tentu kamar dengan perabotan mempunyai banyak kemungkinan keadaan, misal: keadaan 1 –> meja di sisi kanan, tempat tidur di sisi kiri, keadaan 2 –> meja di depan pintu, lalu tempat tidur di atas meja (ngawur ya?), dll.

Itu kalau hanya ada dua benda (meja dan tempat tidur). Bayangkan kalau kita menganalisis, apa ya, misalkan udara yang partikelnya ada sangat teramat banyak sekali. Nah, kalau berurusan dengan sesuatu yang banyak sekali, logaritma akan sangat membantu. Kalau kita punya g buah kemungkinan keadaan yang dapat dicapai dengan peluang yang sama, maka entropi σ dapat dihitung dengan:

\sigma = \ln \ g

Sederhana bukan? Ada definisi lain, kalau peluangnya beda-beda:

S = -k_\mathrm{B}\sum_i p_i \, \ln \, p_i

 Dengan pi adalah peluang sistem dalam keadaan ke-i dan kB adalah konstanta Boltzmann (1.38065×10−23 J/K).

Kalau Anda belajar tentang telekomunikasi, konsep entropi ini mirip dengan konsep entropi yang ada di teori informasi. Rumusnya mirip kan? Konon katanya konsep entropi di dua pelajaran yang berbeda ini sebenarnya ada hubungannya …

Nah, untuk sebuah sistem tertutup dengan subsistem 1 dan 2, yang masing-masing memiliki entropi sebesar S1 dan S2, maka:

\Delta S = \Delta S_{1} + \Delta S_{2} \geq 0

Hayo, apa artinya?:mrgreen:

One response to “Beberapa Istilah dalam Termodinamika [Part I]

  1. Ping balik: Beberapa Istilah dalam Termodinamika [Part II] | Kumpulan Tulisan Seseorang yang Biasa-Biasa Saja ...

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s