Dalam termodinamika dikenal istilah sistem dan lingkungan. Sistem adalah
benda atau sekumpulan apa saja yang akan diteliti atau diamati dan menjadi
pusat perhatian. Sedangkan lingkungan adalah benda-benda yang berada diluar
dari sistem tersebut. Sistem bersama dengan lingkungannya disebut dengan
semesta atau universal. Batas adalah perantara dari sistem dan lingkungan.
Contohnya adalah pada saat mengamati sebuah bejana yang berisi gas, yang
dimaksud dengan sistem dari peninjauan itu adalah gas tersebut sedangkan
lingkungannya adalah bejana itu sendiri.
Jenis-Jenis Sistem :
Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan sifat dari batasan dan arus
benda, energi dan materi yang melaluinya. Ada tiga jenis sistem berdasarkan
jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungannya, yaitu :
1) Sistem terbuka
Sistem yang mengakibatkan
terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan
benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini meliputi
peralatan yang melibatkan adanya aliran massa kedalam atau keluar sistem
seperti pada kompresor, turbin, nozel dan motor bakar. Sistem mesin motor bakar
adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan
udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem. Pada sistem terbuka
ini, baik massa maupun energi dapat melintasi batas sistem yang bersifat
permeabel. Dengan demikian, pada sistem ini volume dari sistem tidak berubah
sehingga disebut juga dengan control volume.
Adapun control volume biasanya memiliki dua batas: batas riil (real
boundary) dan batas imajiner (imaginary boundary). Pada sebuah control volume,
massa bisa keluar dan/atau masuk batas sistem. Contoh control volume adalah
silinder yang terhubung dengan pipa masuk dan pipa keluar. Contoh lainnya
misalnya sebuah nosel yang memiliki saluran masuk dan saluran keluar.Source: Y. A. Cengel and M. A. Boles. Thermodynamics, An Engineering Approach. 5th Edition
Perjanjian yang kita gunakan untuk menganalisis sistem adalah
§ Untuk panas (Q) bernilai positif bila diberikan kepada sistem
dan bernilai negatif bila keluar dari sistem
§ Untuk usaha (W) bernilai positif apabila keluar dari sistem dan
bernilai negatif bila diberikan (masuk) kedalam sistem.
2) Sistem tertutup
Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran
energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan.
Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu dimana massa
ini tidak dapat melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk
panas (heat) maupun usaha (work) dapat melintasi lapis batas
sistem tersebut. Dalam sistem tertutup, meskipun massa tidak dapat berubah
selama proses berlangsung, namun volume dapat saja berubah disebabkan adanya
lapis batas yang dapat bergerak (moving boundary) pada salah satu bagian
dari lapis batas sistem tersebut. Contoh sistem tertutup adalah suatu balon
udara yang dipanaskan, dimana massa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya
berubah dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon.
Contoh sistem tertutup adalah udara yang dilingkupi oleh sebuah tabung
tertutup. Batas pada sistem tertutup tidak selalu harus fixed. Bisa saja batas
pada sebuah sistem tertutup berubah-ubah (moving). Contohnya: udara pada
silinder berpiston dimana pistonnya bisa bergerak didalam silinder.
Sebagaimana sistem tertutup,
apabila panas diberikan kepada sistem (Qin), maka akan terjadi
pengembangan pada zat yang berada didalam sistem. Pengembangan ini akan
menyebabkan piston akan terdorong ke atas (terjadi Wout). Karena sistem
ini tidak mengizinkan adanya keluar masuk massa kedalam sistem (massa selalu
konstan) maka sistem ini disebut control mass.
Suatu sistem dapat mengalami pertukaran panas atau kerja atau keduanya,
biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
§ Pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan
pertukaran panas.
§ Pembatas rigid: tidak memperbolehkan
pertukaran kerja.
Dikenal juga istilah dinding, ada dua jenis dinding
yaitu dinding adiabatik dan dinding diatermik. Dinding adiabatik adalah dinding
yang mengakibatkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama
(lambat). Untuk dinding adiabatik sempurna tidak memungkinkan terjadinya
pertukaran kalor antara dua zat. Sedangkan dinding diatermik adalah dinding
yang memungkinkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang singkat
(cepat).
3) Sistem terisolasi
Sistem yang mengakibatkan tidak terjadinya
pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Contohnya : air yang
disimpan dalam termos dan tabung gas yang terisolasi. Dalam kenyataan, sebuah
sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada
terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan
gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama
dengan energi yang keluar dari sistem.
Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume (v), masa (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain. Suatu sistem dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis koordinat sistem tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai koordinat yang tetap. Apabila koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium).
referensi : http://ardhaphys.blogspot.com/2013/10/sistem-termodinamika.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar