Penerapan Hukum I Termodinamika pada proses Termodinamika

Hukum pertama termodinamika dilakukan dalam empat proses, yaitu :

1. Proses Isotermal

Suatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan-perubahan di dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (∆U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W).

Proses isotermik dapat digambarkan dalam grafik p – V di bawah ini. Usaha yang dilakukan sistem dan kalor dapat dinyatakan sebagai :

Dimana V₂ dan V₁ adalah volume akhir dan awal gas.

2. Proses Adiabatik

Dalam proses adiabatic, tidak ada kalor yang ditambahkan pada system atau meninggalkan system (Q=O). Proses adiabatic bisa terjadi pada system tertutup yang terisolasi dengan baik. Untuk system tertutup yang terisolasi dengan baik, biasanya tidak ada kalor yang dengan seenaknya mengalir kedalam system atau meninggalkan system. Proses adiabatic juga bisa terjadi pada system tertutup yang tidak terisolasi. Proses dilakukan dengan sangat cepat sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju system atau meninggalkan system.

Jika suatu sistem berisi gas yang mula-mula mempunyai tekanan dan volume masing-masing p₁ dan V₁ mengalami proses adiabatik sehingga tekanan dan volume gas berubah menjadi p₂ dan V₂, usaha yang dilakukan gas dapat dinyatakan sebagai :

Dimana γ adalah konstanta yang diperoleh perbandingan kapasitas kalor molar gas pada tekanan dan volume konstan dan mempunyai nilai yang lebih besar dari 1 (γ > 1).

Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik p – V dengan bentuk kurva yang mirip dengan grafik p – V pada proses isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.

3. Proses Isohorik

Dalam proses isokhorik, volume system dijaga agar selalu konstan. Karena volume system selalu konstan, maka system tidak bisa melakukan kerja pada lingkungan. Demikian juga sebaliknya, lingkungan tidak bisa melakukan kerja pada system Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (∆V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada volume konstan Q_V.

4. Proses Isobarik

Pada proses isobarik, tekanan system dijaga agar selalu konstan. Karena yang konstan adalah tekanan maka perubahan energy dalam( kalor (Q) dan kerja (W) pada proses isobaric tidak ada dan bernilai nol. Dengan demikian, persamaan hukum pertama tetap utuh seperti semula. Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Q_p. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku :