Video Perubahan Wujud Air

peristiwa perubahan wujud zat dan perpindahan kalor

Kalor dan Perubahan Wujud Zat

3 perubahan wujud benda

PERUBAHAN WUJUD ZAT

Tokoh Termodinamika

Jacobus Henricus van 't Hoff adalah kimiawan fisika dan organik Belanda dan pemenang Penghargaan Nobel dalam Kimia pada 1901 Penelitiannya pada kinetika kimia, kesetimbangan kimia, tekanan osmotik dan kristalografi diakui sebagai hasil karya utamanya. Jacobus juga mendirikan bidang ilmu kimia fisika, ia juga dianggap sebagai salah satu kimiawan terbesar sepanjang masa bersama kimiawan Perancis Antoine Lavoisier, Louis Pasteur dan ahli kimia Jerman Friedrich Wöhler. Ia lahir di Rotterdam, Belanda 30 Agustus 1852, anak ke-3 dari 7 bersaudara Jacobus Henricus van 't Hoff, seorang dokter dan Alida Jacoba Kolff. Pada 1869 memasuki Universitas Teknologi Delft dan menerima gelar diploma dalam teknologi pada 1871.
Setelah menghabiskan masa setahun di Leiden, terutama untuk matematika, ia pindah ke Bonn untuk bekerja dengan Kekule von Stradonitz 1872 - 1873; lalu dilanjutkan di Paris dengan C.A. Wurtz, saat ia menempuh sebagian besar kurikulum antara 1873-1874. Ia kembali ke Belanda pada 1874 mendapat gelar doktor bersama E. Mulder di Utrecht. Pada 1876 ia menjadi dosen di Fakultas Kedokteran Hewan di Utrecht dan meninggalkan kedudukan ini untuk jabatan yang sama di Universitas Amsterdam tahun berikutnya. 

Pada 1878 menjadi Guru Besar Kimia, Mineralogi, dan Geologi. Setelah menjabat selama 18 tahun ia menerima undangan ke Berlin sebagai Profesor Kehormatan dan keanggotaan di Akademi Ilmu Pengertahuan Kerajaan Prusia.
Alasan perubahan ini ialah karena ia terlalu dibebani dengan kewajiban memberi kuliah dasar dan menguji banyak mahasiswa, termasuk juga propaedeutika medis malah, membuat waktu untuk risetnya jadi berkurang. Ia adalah penasihat yang rajin untuk pembentukan pembagian khusus pekerja ilmiah. Ia tetap dalam kedudukan ini hingga akhir hayatnya. Pada 1878 ia menikahi Johanna Francina Mees. Mereka memiliki 2 putri, Johanna Francina (l. 1880) dan Aleida Jacoba (l. 1882) dan 2 putra, Jacobus Hendricus (l. 1883) dan Govert Jacob (l. 1889).
Van 't Hoff terkenal karena terbitannya membuka zaman baru. Tesis kedoktorannya (1874) berjudul Bijdrage tot de Kennis van Cyaanazijnzuren en Malonzuur (Sumbangan pada Pengetahuan Asam Sianoasetat dan Malonat). Beberapa bulan sebelumnya ia telah menerbitkan Voorstel tot Uitbreiding der Tegenwoordige in de Scheikunde gebruikte Structuurformules in de Ruimte (Usulan untuk Pengembangan Rumus Struktur Kimia Tiga Dimensi). Selebaran kecil ini, terdiri atas 12 halaman teks dan 1 halaman diagram mendorong perkembangan stereokimia. Konsep "atom karbon asimetris", yang berhubungan dengan naskah ini mendukung penjelasan pembentukan sejumlah isomer yang tak bisa dijelaskan rumus struktur saat itu. Ia menekankan perhatian pada hubungan aktivitas optik dan kehadiran atom karbon asimetris.
Gagasan revolusionernya ini baru diakui setelah karyanya pada 1875 Chimie dans l'Espace-nya (Kimia dalam Ruang) terbit setelah terjemahan Jermannya muncul, dengan pasal pendahuluan dari J. Wislicenus. Melalui Dix Années dans l'Histoire d'une Théorie (Sepuluh Tahun perjalanan Sejarah Sebuah Teori) ia dihargai walau di saat yang sama Joseph Le Bel telah mengemukakan gagasan ini, meski dalam bentuk yang lebih abstrak. Pada 1884, sejak terbitnya Études de Dynamique chimique (Kajian mengenai Dinamika Kimia), ia memasuki bidang kimia fisika untuk pertama kali.
Sumbangan besarnya ialah mengenai pengembangan hukum termodinamika umum pada hubungan antara perubahan tekanan dan pemindahan kesetimbangan sebagai akibat variasi suhu. Pada volume tetap kesetimbangan dalam sebuah sistem akan cenderung berubah dalam arah untuk melawan perubahan suhu yang ditentukan pada sistem ini. Penurunan suhu menyebabkan lepasnya panas dan menaikkan suhu menyebabkan penyerapan panas. Asas kesetimbangan bergerak ini digeneralisasi 1885 oleh Henri Louis le Chatelier yang memperluas dengan perubahan volume untuk perubahan tekanan yang dipaksakan; ini dikenal sebagai asas van 't Hoff-Le Chatelier.
Di tahun 1885 L'Équilibre chimique dans les Systèmes gazeux ou dissous à I'État dilué (Kesetimbangan Kimia dalam Sistem Gas atau Larutan yang Ditambah Air). Di sinilah ia menunjukkan bahwa "tekanan osmotik" dalam larutan yang dicairkan secukupnya sebanding terhadap konsentrasi dan temperatur penuh agar tekanan ini bisa diwakili dengan rumus yang hanya menyimpang dari rumus tersebut untuk tekanan gas yang dilambangkan dengan i. Ia menentukan nilai i dengan sejumlah cara, sebagai contoh dengan menggunakan tekanan uap dan hukum Raoult pada penurunan titik beku. Demikian van 't Hoff bisa membuktikan bahwa hukum termodinamika tak hanya sah buat gas, namun juga buat larutan cair. Hukum tekanannya, yang diberikan keabsahan umum oleh teori disosiasi elektrolisis Arrhenius (1884-1887). Orang asing pertama yang datang untuk bekerja dengannya di Amsterdam (1888) – dianggap sebagai yang terlengkap dan terpenting dalam bidang Ilmu Pengetahuan Alam.
Pada saat di Berlin 1896 - 1905 ia sibuk pada masalah asal endapan samudera, dengan rujukan khusus yang dibentuk di Stassfurt. Pada kerja yang lebih luas ia dibantu khususnya oleh W. Meyerhoffer, yang sebelumnya telah bekerja dengannya di Amsterdam. Kemungkinan ialah orang pertama yang menerapkan hasil skala kecil di laboratorium, pada fenomena yang terjadi pada skala besar di alam. Hasil penyelidikan ini kebanyakan diterbitkan di Laporan Akademi Ilmiah Kerajaan Prusia, diringkaskan dalam karya 2 jilid Zur Bildung ozeanischer Salzablagerungen, 1905-1909. van 't Hoff amat menghargai kekuatan imajinasi dalam kerja ilmiah, sebagaimana nyata dalam pidato pelantikannya pada pengambilan jabatan profesornya di Amsterdam: Verbeeldingskracht in de Wetenschap (Kekuatan Imajinasi dalam Sains), ia tiba pada kesimpulan bahwa para ilmuwan yang menonjol telah memiliki kualitas tingkat tinggi ini. Wilhelm Ostwald, membuat Zeitschrift für physikalische Chemie dengannya di Leipzig, bisa dianggap sebagai pendiri kimia fisika.
Hadiah Nobel Kimia (1901) titik kulminasi karirnya. Pada 1885 diangkat sebagai anggota Akademi Ilmiah Kerajaan Belanda, setelah nominasinya tak dimasukkan pada 1880. Di antara medalinya yang lain ialah gelar doktor kehormatan dari Harvard dan Yale (1901), Universitas Victoria Manchester (1903), Heidelberg (1908); Medali Davy dari Royal Society (1893), Medali Helmholtz dari Akademi Ilmiah Kerajaan Prusia (1911); ia juga diangkat sebagai Chevalier de la Legion d'Honneur (1894), Senator der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (1911). Ia juga anggota kehormatan Chemical Society, London (1898), Akademi Ilmiah Kerajaan, Gottingen (1892), American Chemical Society (1898), Académie des Sciences, Paris (1905).
Van 't Hoff pecinta alam, sebagai mahasiswa di Leiden ia sering ikut dalam perjalanan botanis dan kemudian di Bonn ia benar-benar menikmati pegunungan di sekitarnya, berjalan panjang sendiri atau bersama-sama. Deskripsi perjalanannya ke AS, berasal dari undangan ceramah ke Universitas Chicago, menunjukkan cintanya pada perjalanan. Penerimaannya pada filsafat dan kegemarannya pada puisi juga nyata pada awal-awal ia bersekolah di Lord Byron ialah pujaannya. van 't Hoff meninggal di Steglitz dekat Berlin pada 1 Maret 1911.

Perubahan Fase Dan Zat Murni

Fase merupakan besaran zat yang memiliki struktur fisika dan komposisi kimia yang seragam. Struktur fisika dikatakan seragam apabila zat terdiri dari gas saja, cair saja ataupun padat saja. Zat murni memiliki komposisi yang seragam dan tidak berubah. Zat murni dapat berada dalam beberapa fase:

·      Fase padat

·      Fase cair

·      Fase uap

·      Campuran kesetimbangan fase cair dan uap

·      Campuran kesetimbangan fase padat dan cair

·      Campuran kesetimbangan fase padat dan uap

 

      Pengertian Perubahan Fase Zat

 

Perubahan fase adalah proses perubahan bentuk suatu zat menjadi bentuk lain, salah satu faktor penyebab perubahan fase tersebut adalah kalor.

Setiap zat akan berubah apabila menerima panas (kalor). Es dipanaskan akan mencair. Air dipanaskan akan menguap menjadi uap air (gas). Apabila uap air didinginkan menjadi embun dan kembali menjadi air. Air didinginkan menjadi es. Perubahan wujud benda terjadi karena proses pemanasan dan pendinginan. Perubahan wujud itu dibagi menjadi beberapa macam.

      Berbagai Perubahan Fase Zat

 

1.      Mencair

Pencairan atau peleburan (kadang-kadang disebut fusi) adalah proses yang menghasilkan perubahan fase zat dari padat ke cair. Energy internal zat padat meningkat (biasanya karena panas) mencapai temperatur tertentu (disebut titik leleh) saat zat ini berubah menjadi cair. Benda yang telah mencair sepenuhnya disebut benda cair.

 

2.       Membeku

Membeku adalah proses perubahan wujud suatu zat daric air menjadi padat. Sebagai contoh, pada suhu tertentu air dapat membeku menjadi es. Proses membekunya suatu zat biasanya terjadi pada suhu yang rendah. Suhu ketika suatu zat cair berubah wujud menjadi padat dinamakan titik beku. Setiap benda memiliki titik beku yang berbeda-beda. Titik beku merupakan sifat fisika benda yang dapat digunakan untuk meramalkan bentuk zat pada suhu tertentu.

 

3.       Menguap

Menguap adalah proses perubahan wujud suatu zat dari bentuk cair menjadi gas atau uap. Suhu ketika suatu zat cair berubah menjadi uap disebut dengan titik uap. Ketika suatu zat cair dipanaskan pada tekanan normal (1 atm), maka pada suhu tertentu akan terlihat pada seluruh bagian zat cair timbul gelembung-gelembung yang bergerak ke atas dan kemudian pecah saat mencapai permukaan. Pada keadaan yang demikian, zat cair dikatakan mendidih. Ketika suatu zat cair mendidih, maka hamper tiap bagian zat segera berubah menjadi uap. Berdasarkan hal ini, maka titik uap sering disebut dengan titik didih. Sebagai contoh, air murni menddih ketika mencapai suhu +100 pada tekanan normal (1 atm) dan pada keadaan tersebut partikel-partikel air akan berubah menjadi gas.

 

4.       Mengembun

Kondensasi atau pengembunan adalah perubahan wujud benda ke wujud yang lebih padat seperti gas (atau uap) menjadi cairan. Kondensasi terjadi ketika uap didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi (yaitu tekanan yang ditingkatkan) menjadi cairan, atau mengalami kombinasi dari pendinginan dan kompresi. Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut kondensat.

 

5.       Menyublim

Sublimasi adalah perubahan wujud dari padat ke gas tanpa mencair terlebih dahulu. Misalkan es yang langsung menguap tanpa mencair terlebih dahulu. Pada tekanan normal, kebanyakan benda dan zat memiliki tiga bentuk yang berbeda pada suhu yang berbeda-beda. Pada kasus ini transisi dari wujud padat ke gas membutuhkan wujud antara. Namun untuk beberapa antara, wujudnya bisa langsung berubah ke gas tanpa harus mencair. Ini bisa terjadi apabila tekanan udara pada zat tersebut terlalu rendah untuk mencegah molekul-molekul ini melepaskan diri dari wujud padat.

 

6.       Mengkristal

Desublimasi adalah proses pengkristalan di mana hal ini terjadi karena proses mengerasnya / membekunya suatu benda yang memiliki zat-zat tertentu dan memiliki unsur-unsur zat yang dapat memberikan warna saat mengeras dan jika dilihat seperti warna Kristal. Hal ini adalah lawan dari sublimasi

Clausius Clapeyron

Persamaan Clausius Clapeyron yang menyatakan kemiringan garis kesetimbangan dalam diagram p-T. Jadi hfg dapat ditentukan dari kemiringan kurva tekanan uap dan volume jenis cairan jenuh dan uap jenuh pada suhu yang ditentukan. Terdapat beberapa perubahan fase berbeda yang dapat terjadi pada suhu dan tekanan konstan. Jika dua fase ditandai dengan superskip ‘ dan “, kita dapat menuliskan persamaan Calusius Clapeyron dalam bentuk umum :

 Jadi untuk perubahan keadaan zat murni dari keadaan padatan jenuh ke keadaan cairan jenuh yang berlangsung pada suhu konstan, dapat dituliskan

Keadaan Gas Ideal

Pada gas ideal terdapat empat macam perubahan keadaan istinewa yaitu :

a) Perubahan keadaan dengan proses 

temperatur konstan (isothermal ; isothermis ) .

Diambil contoh sebagai berikut : 

Gas dimasukkan kedalam silinder-torak . keadaan gas akan diubah dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan menekan torak . suhu gas dijaga agar konstan dengan jalan mendinginkan dan memanaskan silinder .

Persamaan gas ideal dalam hal ini untuk temperatur T = konstan , menjadi :

     p.v = R.T = konstan . . . . . . . . . . . (1.1)

Untuk keadaan 1 dan 2 dapatlah ditulis hubungan : 

P1 . V1 = P2 . V2 . . . . . . . . . . . . . . . . . (1.2)

Hubungan tekanan p dengan volume v pada persamaan (1.1) dan persamaan (1.2) melukiskan hukum BOYLE MARIOTTE . Persamaan (1.1) adalah persamaan hyperbola sama sisi dalam koordinat (p,v) . 

b) Perubahan keadaan dengan proses volume konstan ( Isometric ; Isochoris )

Dalam hal ini keadaan gas diubah dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan memanaskan silinder , sedang torak ditahan supaya jangan bergerak sehingga volume gas dalam silinder tetap konstan . Tekanan gas dalam silinder akan bertambah . 

Persamaan gas ideal dalam hal ini untuk volume V = konstan , menjadi :

p = R/v . T = konstan . T . . . .  . .  . . . . . .  (1.3)

Untuk keadaan 1 dan 2 dapatlah ditulis hubungan :

p1/T1 = p1/T2 . . . . . . . . . . . . . .  (1.4)

Dalam persamaan p-V , proses isometric dilukiskan oleh garis lurus yang paralel dengan sumbu p .

Dalam diagram p-T , persamaan (1.3) adalah suatu proses persamaan garis lurus mrlalui titik 0 (0.0), dimana tekanan p adalah fungsi linier dari temperatur T . 

c) Perubahan keadaan dengan proses tekanan konstan ( isobaric )

Keadaan gas diubah dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan memanaskan silinder , sedang torak dibuat bebas bergerak sehingga tekanan gas dalam silinder tetap konstan .

Persamaan gas ideal dalam hal-hal untuk tekanan p = konstan , menjadi : 

    v = R/p . T = konstan . T . . . . . . . . (1.5)

untuk keadaan 1 dan 2 dapatlah ditulis :

v1/T1 = v2/T2 

d) Perubahan keadaan dengan proses adiabatic 

Pada proses adiabatic gas dalam silinder tadi tidak menerima dan tidak mengeluarkab panas . Dalam hal ini silinder diisolasi . Kerja yang dilakukan gas dalam silinder hanya sebagai hasil perubahan energi sendiri . Kejadian ini dapat pada motor bakar yang berputar dengan cepat

Kriteria Termometri

Dalam pengukuran temperatur (termometri) dengan menggunakan perubahan sifat fisis suatu zat diperlukan syarat-syarat termometri sebagai berikut.

1.   Zatyangdigunakan,

2.   Sifat fisis zat (thermometricproperty), dan

3.   Tingkatan kuantitatifyangmenyatakan besarkecilnyatemperatur.

Ketigasyarat termometriini salingkait mengait sulit untuk dipisahkan. Sifat fisis tergantung padazatyangdigunakan,sedangkan batas-batas ukuran kuantitatifyangdapat dicapai termometerbergantungkepadazat dan sifat fisis zatyangdigunakan. Olehsebab itu, dalam pembuatan termometerharus diperhatikan ketigasyarat termometri tersebut. Adapun zat yangseringdigunakan dalam pengukuran temperatur (termometri)antaralain:

1.   zat padat, misalnya: platinadan alumel.

2.   zat cair, misalnya:airraksa (raksa)danalkohol.

3.   zat gas, misalnya: udara,zat air, dan zat lemas.

Sifat-sifat fisis zatyangseringdigunakan dalam pengukuran temperatur(termometri) antara lain:

1.   perubahan volumegas.

2.   perubahan tekanangas.

3.   perubahan panjangkolom cairan.

4.   perubahan hargahambatan listrik atau hambatan jenis.

5.   perubahangayagerak listrik.

6.   perubahan hargakuat arus listrik.

7.   perubahan intensitascahayakarenaperubahan temperatur.

8.   perubahanwarnazat.

9.   perubahan panjangdualogamyangberlainan jenisnya.

Karakteristik Sistem

Karakteristik termodinamika adalah suatu ciri-ciri dari sebuah sistem, dan akan memiliki nilai yang pasti (numerik) untuk tiap-tiap keadaan yang berbeda. Nilai ini dapat dinyatakan dalam persamaan titik dan juga nilai turunan yang nyata.

Berikut ini berbagai macam properties dalam thermodinamika :

1. Temperatur, yaitu keadaan suhu sistem yang dlambangkan dengan T dengan satuan Kelvin (K).
2. Massa jenis, yaitu tingkat kerapatan massa sistem terhadap volumenya yang dinotasikan dengan ρ  dan satuan kg/m³.
3. Kapasitas kalor spesifik  pada tekanan konstan, dinotasikan dengan c_p dan satuan J/(kg·K).
4. Kapasitas kalor spesifik pada volume konstan, dinotasikan dengan c_v dan satuan J/(kg·K).
5. Viskositas dnamis, dinotasikan dengan μ dan satuan N/(m²·s).
6. ν kinematic viscosity [m²/s]
7. Konduktivitas termal, yaitu daya hantaran terhadap kalor yang dnotasikan dengan k  dan satuan W/(m·K).
8. Keterbauran termal atau thermal diffusivity (α) dengan satuan m²/s.
9. Koefsien ekspansi termal volumetrik atau volumetric thermal expansion coefficient (β) dengan satuan K^-1.
10. Entalpi sistem atau enthalpy (H) dengan satuan J/kg.
11. Entropi S dengan satuan J/(kg·K).
12. Kebebasan energi gibs atau gibbs free energy (G) dengan satuan J/kg.
13. Tekanan atau pressure (p) dengan satuan (N/m²).
14. Volume (V ) dalam satuan m³.
15. Fugasitas atau fugacity (f ).
16. Keaktifan atau activity (a).
17. Potensial kimia (μ_i ).

Sifat Intensif dan Ekstensif    

                    

Selanjutnya, sifat-sirat (properties) dalam thermodinamika dibedakan dan dikelompokkan dalam dua kelompok besar, yaitu :

1. Sifat extensif

Adalah nilai properties yang tergantung pada massa dan jumlahnya. Jadi nilainya sangat dipengaruhi oleh jumlah (depend), dan hal ini juga bisa saja berubah, mengingat nilai ini bisa saja dibagi-bagi dan juga dikirim ke sistem yang lainnya. Sifat tersebut adalah sebagai berikut :

1. Massa (mass)
2.  Panjang (length)
3. Volume 
4.  Entropi (entropy)
5. Entalpi (enthalpy)
6. Energi (energy) 
7. Hambatan Elektrik (electrical resistance)
8. Tekstur (texture) 
9. Kekakuan (stiffness)
10. Nomor partikel (particle number)

2. Sifat intensif

Adalah nilai properties yang tidak tergantung pada massa dan jumlah (not depend).

1. Potensial kimia
2. Massa jenis (density)
3. Viskositas (viscosity)
4. Temperatur
5. Kecepatan (velocity)
6. Hambatan elektrik
7. Energi
8. Kapasitas kalor spesifik
9. Kekerasan
10. Titik lebur dan titik didih
11. Tekanan
12. Kelenturan
13. Elastisitas
14. Sifat dapat tempa
15. Sifat kemagnetan
16. Konsentrasi

Sebuah nilai intensif bisa didaptkan dari hasil pengoperasian nilai ektensif. Nilai massa jenis yang termasuk intensif, didapatkan dari pembagian volume dan massa yang keduanya adalah nilai extensif.

Terdapat hubungan antara sifat intensif dan extensif. Terutama dalam penulisan lambang faktor turunan dari nilai intensif spesifik. Nilai spesifik adalah nilai yang didapatkan dari nilai ekstensif per massa zat. Misalnya, volume V (huruf besar) , sedangkan volume spesifik dilambangkan v (huruf kecil dari ekstensifnya).

Percobaan suhu dan kalor (Kelompok Harry - Felicia)

PERPINDAHAN KALOR - KONDUKSI KONVEKSI RADIASI.avi

Hukum I Termodinamika - Kelompok 5 XII IPA 3 SMA Negeri 1 Medan

Goesmart - adiabatik 1

HUKUM TERMODINAMIKA II

Hukum 1 Termodinamika

Multimedia pembelajaran hukum hukum Termodinamika

Kalor dan Termodinamika (5/7)

Goesmart - Usaha termodinamika

Proses Pembuatan Garam Laut

Pemanfaatan Termodinamika

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani yaitu thermos yang berarti panas dandynamic yang berarti perubahan. Termodinamika adalah kajian mengenai hubungan anatar panas, kerja dan energi dan secara khusus perubahan panas menjadi kerja. Termodinamika juga dapat diartikan sebagai ilmu yang menjelaskan kaitan antara besaran fisis tertentu yang menggambarkan sikap zat di bawah pengaruh kalor. Besaran fisis ini disebut koordinat makroskopis sistem. Kaitan atau rumus yang menjelaskan hubungan antar besaran fisis diperoleh dari eksperimen dan kemudian dapat digunakan untuk meramalkan perilaku zat di bawah pengaruh kalor. Jadi, termodinamika merupakan ilmu yang berlandaskan pada hasil-hasil eksperimen.

Termodinamika dalam arti sempit merupakan salah satu bagian dari ilmu alam atau fisika yang mempelajari materi yang ada dalam keadaan setimbang terhadap perubahan temperatur, tekanan, volume dan komposisi kimia. Termodinamika didasarkan pada empat konsepsi empiris, yaitu: hukum ke nol, pertama (yang berkaitan dengan kerja suatu sistem), kedua dan ketiga termodinamika. Oleh karena itu, sebagian ahli menyatakan bahwa termodinamika merupakan ranting fisika yang mempelajari hubungan antara kalor dan kerja.

Ada dua pendapat mengenai pemanfaatan termodinamika. Fisikawan dan kimiawan lebih condong menggunakan termodinamika untuk meramalkan dan menghubungkan berbagai sifat zat di bawah pengaruh kalor dan mengembangkan data termodinamis. Sedangkan para insinyur (engineer) lebih condong menggunakan data termodinamis dan gagasan dasar ketetapan energi serta produksi entropi untuk menganalisis perilaku sistem yang kompleks.

Secara umum termodinamika dapat dimanfaatkan untuk:

a.    Menjelaskan kerja beberapa sistem termodinamis.

b.  Menjelaskan mengapa suatu sistem termodinamis tidak bekerja sesuai dengan yang diharapkan.

c.  Menjelaskan mengapa suatu sistem termodinamis sama sekali tidak mungkin dapat bekerja.

d.   Landasan teoritis para insinyur perencana dalam mendesain suatu sistem termodinamis. Misalnya: motor bakar, pompa termal, motor roket, pusat pembangkit tenaga listrik, turbin gas, mesin pendingin, kabel transmisi superkonduktor, laser daya tinggi dan mesin pemanas surya

Beberapa Penyebab Pemanasan Global

1.  Efek rumah kaca

Segala sumber energi yang terdapat di bumi berasal dari matahari. Sebagian besar energi tersebut dalam bentuk radiasi gelombang pendek, termasuk cahaya tampak. Ketika energi ini mengenai permukaan bumi, ia berubah dari cahaya menjadi panas yang menghangatkan bumi. Permukaan bumi, akan menyerap sebagian panas dan memantulkan kembali sisanya. Sebagian dari panas ini sebagai radiasi infra merah gelombang panjang ke angkasa luar. Namun sebagian panas tetap terperangkap di atmosfer bumi akibat menumpuknya jumlah gas rumah kaca antara lain uap air, karbondioksida, dan metana yang menjadi perangkap gelombang radiasi ini. Gas-gas ini menyerap dan memantulkan kembali radiasi gelombang yang dipancarkan bumi dan akibatnya panas tersebut akan tersimpan di permukaan bumi. Hal tersebut terjadi berulang-ulang dan mengakibatkan suhu rata-rata tahunan bumi terus meningkat. Gas-gas tersebut berfungsi sebagaimana kaca dalam rumah kaca. Dengan semakin meningkatnya konsentrasi gas-gas ini di atmosfer, semakin banyak panas yang terperangkap di bawahnya. Sebenarnya, efek rumah kaca ini sangat dibutuhkan oleh segala makhluk hidup yang ada di bumi, karena tanpanya planet ini akan menjadi sangat dingin. Sehingga es akan menutupi seluruh permukaan bumi. Akan tetapi, akibat jumlah gas-gas tersebut telah berlebih di atmosfer, maka mengakibatkan terjadinya pemanasan global.

2.   Efek umpan balik

Efek-efek dari agen penyebab pemanasan global juga dipengaruhi oleh berbagai proses umpan balik yang dihasilkannya. Sebagai contoh adalah pada penguapan air. Pada kasus pemanasan akibat bertambahnya gas-gas rumah kaca seperti CO₂, pemanasan pada awalnya akan menyebabkan lebih banyaknya air yang menguap ke atmosfer. Karena uap air sendiri merupakan gas rumah kaca, pemanasan akan terus berlanjut dan menambah jumlah uap air di udara hingga tercapainya suatu kesetimbangan konsentrasi uap air. Efek rumah kaca yang dihasilkannya lebih besar bila dibandingkan oleh akibat gas CO₂ sendiri. Walaupun umpan balik ini meningkatkan kandungan air absolut di udara, kelembaban relatif udara hampir konstan atau bahkan agak menurun karena udara menjadi menghangat. Umpan balik ini hanya dapat dibalikkan secara perlahan-lahan karena CO₂ memiliki usia yang panjang di atmosfer. Efek-efek umpan balik karena pengaruh awan sedang menjadi objek penelitian saat ini. Bila dilihat dari bawah, awan akan memantulkan radiasi infra merah balik ke permukaan, sehingga akan meningkatkan efek pemanasan. Sebaliknya bila dilihat dari atas, awan tersebut akan memantulkan sinar matahari dan radiasi infra merah ke angkasa, sehingga meningkatkan efek pendinginan.

Umpan balik penting lainnya adalah hilangnya kemampuan memantulkan cahaya (albedo) oleh es. Ketika temperatur global meningkat, es yang berada di dekat kutub mencair dengan kecepatan yang terus meningkat. Bersama dengan melelehnya es tersebut, daratan atau air dibawahnya akan terbuka. Baik daratan maupun air memiliki kemampuan memantulkan cahaya lebih sedikit bila dibandingkan dengan es, dan akibatnya akan menyerap lebih banyak radiasi matahari. Hal ini akan menambah pemanasan dan menimbulkan lebih banyak lagi es yang mencair, menjadi suatu siklus yang berkelanjutan. Umpan balik positif akibat terlepasnya CO₂ dan CH₄ dari melunaknya tanah beku (permafrost) adalah mekanisme lainnya yang berkontribusi terhadap pemanasan. Selain itu, es yang meleleh juga akan melepas CH₄ yang juga menimbulkan umpan balik positif.

Kemampuan lautan untuk menyerap karbon juga akan berkurang bila ia menghangat, hal ini diakibatkan oleh menurunya tingkat nutrien pada zona mesopelagic sehingga membatasi pertumbuhan diatom daripada fitoplankton yang merupakan penyerap karbon yang rendah.

3.    Variasi  matahari

Terdapat hipotesa yang menyatakan bahwa variasi dari matahari, dengan kemungkinan diperkuat oleh umpan balik dari awan, dapat memberi kontribusi dalam pemanasan saat ini. Perbedaan antara mekanisme ini dengan pemanasan akibat efek rumah kaca adalah meningkatnya aktivitas Matahari akan memanaskan stratosfer sebaliknya efek rumah kaca akan mendinginkan stratosfer. Pendinginan stratosfer bagian bawah paling tidak telah diamati sejak tahun 1960, yang tidak akan terjadi bila aktivitas matahari menjadi kontributor utama pemanasan saat ini. Penipisan lapisan ozon juga dapat memberikan efek pendinginan tersebut tetapi penipisan tersebut terjadi mulai akhir tahun 1970-an. Fenomena variasi matahari dikombinasikan dengan aktivitas gunung berapi mungkin telah memberikan efek pemanasan dari masa praindustri hingga tahun 1950, serta efek pendinginan sejak tahun 1950

Proses Termodinamika

Kalor (Q) merupakan energi yang berpindah dari satu benda ke benda yang lain akibat adanya perbedaan suhu. Berkaitan dengan sistem dan lingkungan, bisa dikatakan bahwa kalor merupakan energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau energi yang berpindah dari lingkungan ke sistem akibat adanya perbedaan suhu. Jika suhu sistem lebih tinggi dari suhu lingkungan, maka kalor akan mengalir dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya, jika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu sistem, maka kalor akan mengalir dari lingkungan menuju sistem.

            Jika Kalor (Q) berkaitan dengan perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu, maka Kerja (W) berkaitan dengan perpindahan energi yang terjadi melalui cara-cara mekanis (mekanis tuh berkaitan dengan gerak)… Misalnya jika sistem melakukan kerja terhadap lingkungan, maka energi dengan sendirinya akan berpindah dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya jika lingkungan melakukan kerja terhadap sistem, maka energi akan berpindah dari lingkungan menuju sistem.

            Salah satu contoh sederhana berkaitan dengan perpindahan energi antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja adalah proses pembuatan popcorn. Dirimu ngerti popcorn tidak ? biji jagung yang ada bunganya, garis besarnya seperti ini… Biasanya popcorn dimasukkan ke dalam wadah tertutup (panci atau alat masak lainnya). Selanjutnya, wadah tertutup tersebut dipanasi dengan nyala api kompor. Adanya tambahan kalor dari nyala api membuat biji popcorn dalam panci kepanasan dan meletup. Ketika meletup, biasanya biji popcorn berjingkrak-jingkrak dalam panci dan mendorong penutup panci. Gaya dorong biji popcorn cukup besar sehingga kadang tutup panci bisa berguling ria… Untuk kasus ini, kita bisa menganggap popcorn sebagai sistem, panci sebagai pembatas dan udara luar, nyala api dkk sebagai lingkungan. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari lingkungan (nyala api) menuju sistem (biji popcorn).

            Adanya tambahan kalor menyebabkan sistem (biji popcorn) memuai dan meletup sehingga mendorong penutup panci (si biji popcorn tadi melakukan kerja terhadap lingkungan). Dalam proses ini, keadaan popcorn berubah. Keadaan popcorn berubah karena suhu, tekanan dan volume popcorn berubah saat memuai dan meletup… meletupnya popcorn hanya merupakan salah satu contoh perubahan keadaan sistem akibat adanya perpindahan energi antara sistem dan lingkungan. Masih sangat banyak contoh lain, sebagiannya sudah gurumuda ulas pada bagian pengantar… Perubahan keadaan sistem akibat adanya perpindahan energi antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja, disebut sebagai proses termodinamika.