Aplikasi Termodinamika

APLIKASI TERMODHINAMIKA DALAM KEHIDUPAN SEHAR-HARI HUKUM 1 TERMODINAMIKA

1.      Termos

Termos berfungsi untuk menyimpan zat cair yang berada di dalamnya agar tetap panas dalam jangka waktu tertentu. Termos dibuat untuk mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, maupun radiasi. Dinding termos dibuat sedemikian rupa, untuk menghambat perpindahan kalor pada termos, yaitu dengan cara:

• permukaan tabung kaca bagian dalam dibuat mengkilap dengan lapisan perak yang berfungsi mencegah perpindahan kalor secara radiasi dan memantulkan radiasi kembali ke dalam termos,
• dinding kaca sebagai konduktor yang jelek, tidak dapat memindahkan kalor secara konduksi, dan
• ruang hampa di antara dua dinding kaca, untuk mencegah kalor secara konduksi dan agar konveksi dengan udara luar tidak terjadi.

2.      Panci Masak

Panci masak terbuat dari bahan konduktor yang bagian luarnya mengkilap. Hal ini untuk mengurangi pancaran kalor. Adapun pegangan panci terbuat dari bahan yang bersifat isolator untuk menahan panas.

HUKUM II THERMODINAMIKA

Pompa kalor adalah mesin yang memindahkan panas dari satu lokasi (atau sumber) ke lokasi lainnya menggunakan kerja mekanis. Sebagian besar teknologi pompa kalor memindahkan panas dari sumber panas yang bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur lebih tinggi. Contoh yang paling umum adalah lemari es, freezer, pendingin ruangan, dan sebagainya.

Pompa kalor bisa disamakan dengan mesin kalor yang beroperasi dengan cara terbalik. Satu tipe yang paling umum dari pompa kalor dengan menggunakan sifat fisik penguapan dan pengembunan suatu fluida yang disebut refrigeran. Pada aplikasi sistem pemanasan, ventilasi, dan pendingin ruangan, pompa kalor merujuk pada alat pendinginan kompresi-uap yang mencakup saluran pembalik dan penukar panas sehingga arah aliran panas bisa dibalik. Secara umum, pompa kalor mengambil panas dari udara atau dari permukaan. Beberapa jenis pompa kalor dengan sumber panas udara tidak bekerja dengan baik setelah temperatur jatuh di bawah -5 ^oC (23 ^oF).

    Cara Kerja

Berdasarkan pada hukum kedua termodinamika, panas tidak bisa secara spontan mengalir dari sumber bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur tinggi; suatu kerja dibutuhkan untuk melakukan ini. Pompa kalor berbeda dalam hal bagaimana mereka mengaplikasikan kerja tersebut untuk memindahkan panas, namun pada dasarnya pompa kalor adalah mesin kalor yang bekerja secara terbalik. Mesin kalor membuat energi mengalir dari lokasi yang lebih panas ke lokasi yang lebih dingin, menghasilkan fraksi dari proses tersebut sebagai kerja. Kebalikannya, pompa kalor membutuhkan kerja untuk memindahkan energi termal dari lokasi yang lebih dingin ke lokasi yang lebih panas.

Sejak pompa kalor menggunakan sejumlah kerja untuk memindahkan panas, sejumlah energi yang dibuang ke lokasi yang lebih panas mengandung kalor yang lebih tinggi dari pada sejumlah kalor yang diambil dari sumber dingin. Satu tipe pompa kalor bekerja dengan mengeksploitasi sifat fisik penguapan dan pengembunan fluida yang disebut refrigran. Fluida yang bekerja, pada keadaan gasnya, diberi tekanan dan disirkulasikan menuju sistem dengan kompresor. Pada satu sisi dari kompresor, di mana gas dalam keadaan panas dan bertekanan tinggi, didinginkan di penukar panas yang disebut kondenser, hingga fluida itu mengembun pada tekanan tinggi. Refrigeran yang telah mengembun melewati alat penurun tekanan yang dapat dilakukan dengan memperluas volume saluran (memperlebar saluran atau memperbanyak cabang), atau juga bisa dengan penghambat berupa turbin. Lalu, refrigeran yang berbentuk cair masuk ke sistem yang ingin didinginkan. Dalam proses pendinginan itu, refrigeran mengambil panas sehingga refrigeran kembali menguap dan sistem menjadi dingin.

Dalam sistem seperti ini, sangat penting bagi refrigeran untuk mencapai suhu tinggi ketika diberi tekanan, karena panas sulit bertukar dari fluida dingin ke lokasi yang lebih panas secara spontan. Dalam hal ini, refrigeran harus bersuhu lebih tinggi dari temperatur penukar panas. Dengan kata lain, fluida harus bertekanan rendah jika ingin mengambil kalor dari suatu sistem dan menguap, dan fluida harus bertekanan tinggi jika ingin membuang kalor dan mengembun. Hal ini sesuai dengan persamaan gas ideal yang menyatakan bahwa temperatur berbanding lurus dengan tekanan. Jika hal ini tercapai, efisiensi tertinggi akan tercapai.

APLIKASI  HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA

Hukum ketiga termodinamika memungkinkan perhitungan perhitungan entropi absolut dari zat murni pada tiap temperatur dari panas jenis dan panaa transisi. Dalam istilah sederhana, menyatakan hukum ketiga bahwa entropi dari kristal sempurna mendekati nol sebagai suhu mendekati nol mutlak. Undang-undang ini memberikan titik acuan mutlak untuk penentuan entropi. Entropi ditentukan relatif terhadap titik ini adalah entropi mutlak. Secara matematis, entropi mutlak sistem apapun pada suhu nol adalah log alami dari jumlah _B konstanta k tanah negara kali Boltzmann. Entropi dari suatu kisi kristal yang sempurna seperti yang didefinisikan oleh teorema Nernst ini adalah nol asalkan keadaan dasar adalah unik, karena ln (1) = 0.

Sebuah contoh dari sistem yang tidak memiliki keadaan dasar yang unik adalah salah satu yang mengandung setengah-bulat berputar , yang waktu pembalikan simetri memberikan dua merosot keadaan dasar. Untuk sistem tersebut, entropi pada suhu nol setidaknya ln (2) k _B (yang diabaikan pada skala makroskopis). Beberapa sistem kristal menunjukkan frustrasi geometris , di mana struktur kisi kristal mencegah munculnya keadaan dasar yang unik. Ground-state helium (kecuali di bawah tekanan) tetap cair.

Selain itu, gelas dan solusi yang solid mempertahankan entropi besar di 0K, karena mereka adalah koleksi besar negara hampir merosot, di mana mereka menjadi terperangkap keluar dari keseimbangan. Contoh lain yang solid dengan banyak hampir-degenerate keadaan dasar, terperangkap keluar dari keseimbangan, adalah es Ih , yang memiliki "gangguan proton".

Untuk entropi nol mutlak untuk menjadi nol, momen magnetik dari kristal sempurna memerintahkan harus diri mereka sempurna memerintahkan, memang, dari perspektif entropis, ini dapat dianggap sebagai bagian dari definisi "kristal sempurna". Hanya feromagnetik, antiferromagnetik , dan diamagnetik bahan dapat memenuhi kondisi ini. Bahan yang tetap paramagnetik pada 0K, sebaliknya, mungkin memiliki keadaan dasar banyak hampir-merosot (misalnya, dalam kaca spin ), atau dapat mempertahankan gangguan dinamis (a cairan berputar).