Penjabaran Lengkap Materi Fisika BAB 7 Kelas 11: Termodinamika

TRIBUNJOGJA.COM-Pada kesempatan kali ini, kita akan mempelajari rangkuman menarik tentang mata pelajaran Fisika BAB 7 kelas 11 SMA, dengan tema Termodinamika

Berdasarkan buku IPA yang ditulis oleh : Marianna Magdalena Radjawane, Alvius Tinambunan, Lim Suntar Jono

Yang mana siswa diharapakan mampu  menerapkan teori kinetik gas untuk menganalisis sifat-sifat gas, menganalisis berbagai hukum gas yang membentuk persamaan gas ideal, menganalisis prosesproses termodinamika. 

Menerapkan hukum I Termodinamika dalam penyelesaian masalah sehari-hari, membedakan tiga pernyataan tentang Hukum II Termodinamika dan menjelaskan cara kerja dan eisiensi mesin kalor dan pompa kalor.

Berikut penjelasan lengkap materi Fisika BAB 7 Kelas 11 SMA: Termodinamika

Termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari hubungan antara panas, energi, dan kerja dalam suatu sistem.

Ilmu ini menjelaskan bagaimana energi dipindahkan dan diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, serta bagaimana perubahan energi tersebut mempengaruhi sifat-sifat fisik sistem tersebut.

A.    Gas Ideal

1.      Pengertian Gas 

Gas adalah salah satu dari empat wujud materi (padat, cair, gas, dan plasma) yang partikel-partikelnya memiliki energi kinetik tinggi, sehingga bergerak bebas dan tersebar jauh satu sama lain.

Dalam fase gas, zat tidak memiliki bentuk atau volume yang tetap, melainkan menyesuaikan bentuk dan volumenya sesuai dengan wadah yang menampungnya.

2.      Hukum-Hukum tentang Gas

a.       Hukum Boyle 

Robert Boyle (1627–1691), seorang isikawan Irlandia, mempelajari hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) dari gas yang dibatasi pada keadaan tertentu. 

Hukum Boyle menyatakan bahwa hasil kali antara tekanan dan volume adalah suatu bilangan konstan pada suhu dan jumlah mol tetap atau bisa dituliskan sebagai berikut.

pV= konstan

b.      Hukum Charles

Jacques Alexandre César Charles (1746 – 1823), seorang ilmuwan asal Prancis, mempelajari tentang hubungan volume gas (V) dan suhu (T) pada keadaan tertentu.

Charles menemukan bahwa pada tekanan dan jumlah mol konstan, volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlak. Secara matematis hukum Charles dapat dituliskan sebagai berikut. V/ T = konstan.

c.       Hukum Gay-Lussac

Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1850), seorang isikawan Prancis, mempelajari hubungan antara tekanan (p) dan suhu (T) dari gas pada keadaan tertentu.

d.      Hukum Avogadro 

Amedeo Carlo Avogadro (1776-1856), seorang ilmuwan Italia, melakukan eksperimen yang mengaitkan volume gas (V) dengan jumlah mol (n) zat gas tersebut pada keadaan tertentu.

Baca juga: Penjabaran Jawaban Soal Asesmen Fisika Kelas 11 BAB 6: Kalor

3.      Gas Nyata dan Hukum Gas Ideal

Hukum gas ideal atau persamaan gas ideal diperoleh dengan menggabungkan hukum-hukum gas yang telah kalian pelajari (Hukum Boyle, Hukum Charles, Hukum Gay-Lussac, dan Hukum Avogadro).

Persamaan gas ideal diberikan oleh pV=n RT Dengan :

p = tekanan mutlak pada gas (Pa)

V = volume (m3 )

n = jumlah partikel pada gas (mol),

T = suhu (K)

R = 8.314472 J·K-1·mol-1 (konstanta gas ideal).

B.     Konsep Dasar Termodinamika

1.      Sistem dan Lingkungan

Sistem adalah bagian alam semesta yang dikaji, sedangkan lingkungan adalah sisanya.

Sistem bisa terbuka, tertutup, atau terisolasi.

Energii internal = Total energi dalam sistem.

Kerja (W) dan Panas (Q): Bentuk energi yang dipindahkan ke/dari sistem.

2.      Hukum Termodinamika:

Hukum Nol: Jika dua sistem dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, mereka juga dalam kesetimbangan satu sama lain.

Hukum Pertama: Energi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan (ΔU=Q−W\Delta U = Q - WΔU=Q−W).

Hukum Kedua: Entropi dalam sistem tertutup selalu meningkat, menggambarkan arah alami proses.

Hukum Ketiga: Entropi zat murni mendekati nol pada suhu nol mutlak.

Entropi (S): Ukuran ketidakteraturan sistem, cenderung meningkat dalam proses alami.

3.      Proses Termodinamika:

• Proses isotermal (suhu tetap),
• isobarik (tekanan tetap),
• isokhorik (volume tetap), dan
• adiabatik (tanpa perpindahan panas).
• Mesin Panas dan Efisiensi: Mesin panas mengubah energi panas menjadi kerja, dengan efisiensi maksimal diatur oleh hukum kedua termodinamika. (MG Annisa Nur Khasanah)