KALOR DAN ENERGI DALAM

Bab 20
Hukum Pertama Termodinamika

Dalam foto ini dari Mt. Baker daerah dekat Bellingham, Washington, kita melihat bukti air di ketiga fase. Di danau air cair, dan air yang solid dalam bentuk salju muncul di tanah. Awan di langit terdiri dari tetesan air cair yang terkondensasi dari uap air gas di udara. Perubahan zat dari satu fase ke yang lain adalah hasil dari transfer energi. (© iStockphoto.com / KingWu)

20.1 Kalor dan Energi Dalam
20.2 Kalor Jenis dan kalorimetri
20.3 Kalor Laten
20.4 Usaha dan Kalor dalam Proses Termodinamika
20.5 Hukum Pertama Termodinamika
20,6 Beberapa Aplikasi Hukum Pertama Termodinamika
20,7 Mekanisme Transfer Energi dalam Proses Termal

Sampai sekitar tahun 1850, bidang termodinamika dan mekanika dianggap dua cabang ilmu tersendiri. Prinsip kekekalan energi tampaknya hanya menjelaskan beberapa jenis sistem mekanis. Percobaan pertengahan abad ke-19 dilakukan oleh Inggris, James Joule dan lain-lain, menunjukkan hubungan yang kuat antara transfer energi dengan kalor dalam proses termal dan transfer energi dengan usaha dalam proses mekanis. Hari ini kita tahu bahwa energi mekanik dapat diubah menjadi energi dalam, yang secara resmi didefinisikan dalam bab ini. Setelah konsep energi digeneralisasi dari mekanik untuk memasukkan energi dalam, prinsip konservasi energi muncul sebagai hukum alam universal.

Bab ini berfokus pada konsep energi dalam, hukum pertama termodinamika, dan beberapa aplikasi penting dari hukum pertama termodinamika. Hukum pertama termodinamika menggambarkan sistem di mana satu-satunya perubahan energi adalah energi dalam dan transfer energi dengan kalor dan usaha. Perbedaan utama dalam pembahasan kita tentang usaha dalam bab ini dari yang di sebagian besar bab pada mekanika adalah bahwa kita akan mempertimbangkan usaha yang dilakukan pada sistem yang dapat berdeformasi (berubah bentuk).

20.1 Kalor dan Energi Dalam

Pada awalnya, adalah penting untuk membuat suatu perbedaan utama antara energi dalam  (energi internal) dan kalor, istilah yang sering salah digunakan secara bergantian dalam bahasa populer.

Energi dalam adalah semua energi dari sebuah sistem yang berhubungan dengan komponen mikroskopis (atom dan molekul) bila dilihat dari kerangka acuan yang diam terhadap ke pusat massa sistem.

Bagian terakhir dari kalimat ini memastikan bahwa setiap energi kinetik sebagian besar sistem karena gerakannya dalam ruang yang tidak termasuk dalam energi dalam. Energi dalam meliputi energi kinetik gerak acak translasi, rotasi, dan vibrasi dari molekul, potensial energi vibrasi yang berhubungan dengan gaya antara atom dalam molekul, dan energi potensial listrik yang terkait dengan gaya antara molekul. Hal ini berguna untuk menghubungkan energi internal dengan suhu suatu objek, namun hubungan ini terbatas. Kita menunjukkan dalam Pasal 20.3 bahwa perubahan energi internal juga dapat terjadi tanpa adanya perubahan suhu.

Kalor didefinisikan sebagai transfer energi melintasi batas dari sistem karena perbedaan suhu antara sistem dan sekitarnya.

Bila Anda memanaskan zat, Anda mentransfer energi ke dalamnya dengan menempatkannya dalam kontak dengan lingkungan yang memiliki suhu yang lebih tinggi. Seperti yang terjadi, misalnya ketika Anda menempatkan panci air dingin pada kompor pemanas. Pemanas berada pada suhu yang lebih tinggi dari pada air, sehingga air mendapatkan energi dari pemanas. Kita juga akan menggunakan istilah kalor untuk mewakili besaran energi yang ditransfer oleh metode ini.

Baca definisi kalor ini (Q dalam Pers. 8.2) dengan seksama. Secara khusus, perhatikan bahwa kalor tidak dalam tanda kutip umum berikut. (1) Kalor bukanlah energi pada zat panas. Misalnya, "Air mendidih memiliki banyak kalor" adalah tidak benar; air mendidih memiliki energi dalam E_int. (2) Kalor bukan radiasi. Misalnya, "Hari begitu panas karena trotoar itu memancarkan kalor" adalah tidak benar; energi meninggalkan trotoar oleh radiasi elektromagnetik, T_ER dalam Persamaan 8.2. (3) Kalor bukanlah pemanasan lingkungan. Misalnya, "Kalor di udara begitu trik" tidak benar; pada hari yang panas, udara memiliki suhu tinggi T.

Sebagai analogi perbedaan antara kalor dan energi dalam, perhatikan perbedaan antara usaha dan energi mekanik yang dibahas dalam Bab 7. Usaha yang dilakukan pada sistem adalah ukuran dari jumlah energi yang ditransfer ke sistem dari lingkungannya, sedangkan energi mekanik (energi kinetik ditambah energi potensial) dari suatu sistem adalah konsekuensi dari gerakan dan konfigurasi sistem. Karena itu, ketika seseorang bekerja pada sebuah sistem, energi ditransfer dari orang ke sistem. Tidak masuk akal untuk berbicara tentang kerja suatu sistem, satu dapat merujuk hanya untuk kerja yang dilakukan pada atau oleh sistem ketika beberapa proses telah terjadi di mana energi telah ditransfer ke atau dari sistem. Demikian juga, tidak masuk akal untuk berbicara tentang kalor dari suatu sistem, seseorang dapat mengacu pada kalor hanya ketika energi telah ditransfer sebagai hasil dari perbedaan suhu. Keduanya, kalor dan kerja adalah cara untuk mengubah energi dari sistem (Serway,2010:565-566).

Baca Juga Tentang: Satuan Kalor

//Anda baru saja membaca artikel tentang KALOR DAN ENERGI DALAM, jika ada yang kurang jelas, keliru, kritik dan sarannya mohon isi di kolom komentar.//