Apa iti Termodinamika ?

Termofisika adalah ilmu pengetahuan yang mencakup semua cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari dan menjelaskan sikap zat di bawah pengaruh kalor dan perubahan perubahan yang menyertainya. Di dalamnya tercakup : kalorimetri, termometri, perpindahan kalor, termodinamika, teori kinetik gas dan fisik statistik. Apakah perbedaan termodinamika dan fisika statistik ? Dalam termodinamika kita berusaha mendapatkan rumus-rumus dan kaitan-kaitan antara besaran fisik tertentu, yang menggambarkan sikap zat dibawah pengaruh kalor. Besaran itu disebut koordinat makroskopik sistem. Rumus dan kaitan itu kita peroleh dari eksperimen dan kemudian kita pergunakan untuk meramalkan perilaku zat tersebut dibawah pengaruh lain kalor. Maka nyatalah bahwa termodinamika adalah ilmu pengetahuan yang berdasarkan eksperimen.

Dalam fisika statistik kita tidak memperhatikan sistem sebagai suatu keseluruhan, melainkan memandang partikel-partikelnya secara individual. Dengan mengadakan beberapa pemisalan tentang partikel itu, secara teoritis dicoba diturunkan hubungan-hubungan dan kaitankaitan yang menghubungkan besaran makroskopik dengan sifat partikel. Dengan demikian terbentuklah jembatan antara dunia makroskopik dan dunia mikroskopik. Yang dimengerti bahwa jumlah koordinat mikroskopik besar sekali, yakni sejumlah N = jumlah partikel dalam sistem (seorde bilangan Avogadro).

Contoh : Perhatikan sistem yang terdiri atas N molekul gas. Dalam termodinamika, besaran makroskopik yang menggambarkan sistem ini adalah tekanan gas P, volum V dan suhu T. dari eksperimen diketahui bahwa antara ketiga besaran ini ternyata ada kaitan tertentu. Artinya : gas tersebut dapat kita beri volum tertentu, panaskan sampai mencapai suhu tertentu, maka ternyata tekanannya sudah mempunyai nilai tertentu pula. Secara matematis antara P,V dan T terdapat hubungan fungsional : f(P,V,T)=0.

Dari hubungan empirik ini dapat kita buat ramalan-ramlaan tertentu, misalnya tentang koefesien mumai sistem. Ramalan ini kemudian dapat diuji dengan eksperimen berikutnya. Sebaliknya, dalam fisika statistik gas dilihat sebagai suatu kumpullan N partikel masing-masing bermassa m dan berkecapatan v. Tekanan gas ternyata adalah nilai rata-rata perubahan momentum partikel pada tumbukan dengan dinding bejana. Dengan membuat beberapa asumsi (misalkan bahwa tumbukan itu berlangsung elastis sempurna) diperoleh rumus teoritik

 

Perhatikan bahwa rumus ini menghubungkan dunia mikroskopik (m,v) dengan dunia makroskopik (P,V) Dalam termodinamika digunakan/didefinisikan sejumlah besaran fisika tertentu (8 jumlahnya) disebut sistem, yakni besaran-besaran makroskopik yang dapat melukiskan keadaan (keseimbangan) sisetm, dan karena itu disebut variabel keadan (State variabel) sistem. Untuk sistem berupa gas, ke-8 koordinat itu adalah :

 

 

Penting :

Banyak eksperimen telah dilakukan yang melibatkan besaran-besaran diata. Semuua eksperimen itu menghasilkan banyak hubungan, kaitan dan rumusan, namuan : Untuk gas yang jumlah partikelnya tidak berubah (disebut ‘closed system’) dan bejananya tidak bocor : Semua sistem eksperimen menunjukkan bahwa apabila sistem berada dalam keadaan seimbang, maka setiap koordinat dapat dinyatakan sebagai fungsi dua koordinat lain Hanya dua diantara ke-8 koordinat/variabel itu merupakan variabel bebas sistem.

Dalam keadaan seimbang berlaku hubungan f(x,y,z) = 0 Pada bejana yang tidak bocor komposisinya tidak berubah (tidak terjadi reaksi kimiawi yang dapat mengubah jumlah partikel dan tidak terjadi difusi), dalam suatu eksperimen umum dan tekanannya dapat kita ubah sekehendak hati