Perbedaan Utama – Hukum Termodinamika Pertama vs Kedua
Termodinamika adalah bagian penting dari fisika, ilmu material, teknik, kimia, ilmu lingkungan dan beberapa bidang lainnya. Ada empat hukum dalam termodinamika; hukum ke nol termodinamika, hukum pertama termodinamika, hukum kedua termodinamika dan hukum ketiga termodinamika. Keempat hukum ini menegaskan bahwa semua proses termodinamika mematuhinya. Hukum pertama dan kedua adalah hukum yang paling sering digunakan dalam termodinamika. Hukum pertama mengatakan bahwa energy tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Hukum pertama hanyalah versi lain dari hukum kekekalan energy. Hukum kedua, di sisi lain, menegaskan bahwa beberapa proses termodinamika dilarang. Artikel ini berfokus pada perbedaan antara hukum pertama dan kedua termodinamika.
Apa Hukum Pertama Termodinamika
Hukum pertama termodinamika mirip dengan hukum kekekalan energy yang disesuaikan untuk proses termodinamika. Menurut hukum kekekalan energy, energy total suatu sistem terisolasi adalah konstan. Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
Hukum pertama menyatakan bahwa peningkatan energy internal sistem tertutup sama dengan panas yang disuplai ke sistem dikurangi kerja yang dilakukan olehnya. Pernyataan ini juga dapat dinyatakan sebagai U= Q- W dimana U= pertambahan energy dalam, Q= Kalor yang disuplai ke sistem, dan W= Kerja yang dilakukan sistem. (ΔW negatif jika kerja dilakukan pada sistem.)
Hukum pertama kadang-kadang dinyatakan sebagai U= Q+ W. Dalam bentuk hukum pertama ini, W harus diambil sebagai kerja yang dilakukan pada sistem. W negatif jika kerja dilakukan oleh sistem.
Bagaimanapun, hukum pertama tidak menegaskan apa pun tentang cara mengubah energy dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
Apa Hukum Kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika dapat dinyatakan dalam beberapa cara seperti di bawah ini.
Tidak mungkin membuat mesin kalor yang sempurna atau lemari es yang sempurna. Ini menyiratkan bahwa mesin panas atau lemari es dengan efisiensi energy 100% tidak dapat dibangun.
Tidak mungkin mengubah panas sepenuhnya menjadi kerja tanpa terjadi perubahan lain. Pernyataan ini mengatakan bahwa energy terbuang setiap kali panas diubah menjadi kerja. Jumlah sampah bisa dikurangi. Namun, itu tidak bisa dihilangkan.
Tidak mungkin membuat mesin gerak abadi. Pernyataan ini menyiratkan bahwa tidak mungkin untuk membangun mesin gerak abadi karena energy terbuang sia-sia dengan waktu.
Panas dapat mengalir dari reservoir panas ke reservoir dingin tetapi tidak sebaliknya tanpa terjadi perubahan lain. Pernyataan ini menyiratkan bahwa panas dapat dipindahkan dari reservoir panas ke reservoir dingin tanpa melakukan kerja. Namun, pekerjaan harus dilakukan untuk mentransfer panas dari reservoir dingin ke reservoir panas.
Tidak ada mesin kalor, yang memiliki efisiensi termal lebih tinggi daripada mesin Carnot reversibel. Pernyataan ini menyiratkan bahwa efisiensi termal mesin kalor tidak melebihi efisiensi Carnot. Efisiensi energy termal maksimum yang mungkin disebut efisiensi Carnot. Konsep ini sangat membantu dalam sains karena memungkinkan kita menghitung efisiensi termal maksimum yang dapat dicapai dari sistem termodinamika tertentu.
Prinsip kerja mesin kalor Carnot
Perbedaan Antara Hukum Pertama dan Kedua Termodinamika
Ide dasar:
hukum pertama: Hukum pertama termodinamika adalah versi hukum kekekalan energy.
Hukum kedua: Hukum kedua termodinamika menyatakan jenis proses termodinamika apa yang dilarang di alam.
Isi:
Hukum I : Hukum I termodinamika menyatakan bahwa energy tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.
Hukum kedua: Tidak mungkin membuat mesin kalor yang sempurna atau lemari es yang sempurna. Tidak mungkin membuat mesin gerak abadi. Tidak mungkin untuk sepenuhnya mengubah panas menjadi kerja. Panas tidak mengalir secara spontan dari reservoir dingin ke reservoir panas. Entropi sistem yang terisolasi tidak pernah berkurang.
Menggunakan:
Hukum pertama: Persamaan; U= Q+ W dapat digunakan untuk menghitung nilai aljabar dari satu besaran jika dua besaran lain dari persamaan diketahui.
Hukum kedua: Hukum kedua dapat digunakan untuk menghitung efisiensi termal maksimum yang dapat dicapai (efisiensi Carnot) dari mesin kalor yang diberikan.
Gambar Courtesy:
“Mesin panas Carnot” oleh Eric Gaba (Sting – fr :Sting) – Karya sendiri Berdasarkan Gambar: Carnot-engine.png, (Domain Publik) via Commons Wikimedia
