Termodinamika merupakan salah satu cabang fisika yang membahas mengenai perubahan energi panas menjadi bentuk energi lain. Hukum pertama termodinamika dan hukum termodinamika kedua menjadi acuan dalam membahas mengenai perubahan energi Statistika adalah sebuah ilmu yang mempelajari bagaimana cara merencanakan, mengumpulkan, menganalisis, lalu menginterpretasikan, dan akhirnya mempresentasikan data. Singkatnya, statistika adalah ilmu yang bersangkutan dengan suatu data. Istilah "Statistika" berbeda dengan "Statistik".

1. TERMODINAMIKA
DAN STATISTIK:
TINJAUAN SINGKAT
BY FIKRIYATUL A SU’UD

2. TERMODINAMIKA
Let’s start with the first set of slides
1

3. PENGERTIAN
Termodinamika secara sederhana
dapat diartikan sebagai ilmu
pengetahuan yang membahas
dinamika panas suatu system.
3
Termodinamika merupakan sains
eksperimental yang berdasar pada
sejumlah kecil prinsip yang
digeneralisasi dari pengalaman atau
pengamatan.

4. Dari prinsip-prinsip tersebut diturunkan
hubungan antara aneka kuantitas
makroskopik yang dipengaruhi oleh
perubahan panas seperti kapasitas
panas jenis, kompresibilitas, koefisien
magnetic dan dielektrik suatu bahan.
4
Termodinamika hanya memperhatikan
sifat makro suatu bahan tanpa sifat mikro
dari penyusun bahan tersebut.

5. Sistem
 Istilah system dalam termodinamika
merujuk pada bagian tertentu dari
semesta (universe) di dalam
permukaan tertutup yang disebut
batas atau dinding dari system.
 Permukaan batas dapat melingkupi
padatan, cairan, as atau sekumpulan
dipol magnetic atau sejumlah energy
radiasi atau foton.
5

6. Sistem
 Permukaan batas bias berupa benda
nyata seperti tanki yang mengandung
gas, tetapi bias juga imajiner seperti
permukaan fluida yang mengalir
sepanjang pipa dan geraknya diikuti.
 Batas tidak harus tetap (fixed) dalam
bentuk maupun isi, melainkan bias
berkembang atau menyusut.
6

7. Sistem, Lingkungan,
Semesta
 Suatu system dapat mengalami
pertukaran energy dengan system
yang lain atau bagian luar dinding
yang disenut lingkungan dari system
yang bersangkutan.
 Sistem bersama lingkungannya
membentuk semesta.
7

8. Sistem, Lingkungan,
Semesta
 Jika system tidak dapat mengalami
pertukaran energy dengan lingkungan,
system dikatan terisolasi.
 Jika system dapat mengalami pertukaran
enerti tetapi tidak dapat mengalami
pertukaran bahan kandungannya, system
disebut tertutup.
 Jika system dapat mengalami pertukaran
materi dengan lingkungannya, dikatakan
system terbuka.
8

9. Sistem, Lingkungan,
Semesta
 Keadaan dari system termodinamika
dispesifikasi oleh nilai dan besaran yang
dapat diukur secara eksperimental yang
disebut dengan variable keadaan.
 Sebagai contoh paling umum variable
keadaan ini adalah temperature system,
tekanan, dan volume yang ditempati.
9

10. Salah satu contoh sederhana berkaitan
dengan perpindahan energi antara sistem
dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan
Kerja adalah proses pembuatan popcorn.
Apakah kalian mengerti pembuatan
popcorn? Biasanya popcorn dimasukkan
ke dalam wadah tertutup (panci atau alat
masak lainnya). Selanjutnya, wadah
tertutup tersebut dipanasi dengan nyala
api kompor. Adanya tambahan kalor dari
nyala api membuat biji popcorn dalam
panci kepanasan dan meletup. Ketika
meletup, biasanya biji popcorn
berjingkrak-jingkrak dalam panci dan
mendorong penutup panci. Gaya dorong
biji popcorn cukup besar sehingga kadang
tutup panci bisa berguling. 10

11. Untuk kasus ini, kita bisa menganggap
popcorn sebagai sistem, panci sebagai
pembatas dan udara luar, nyala api dkk
sebagai lingkungan. Karena terdapat
perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari
lingkungan (nyala api) menuju sistem (biji
popcorn). Adanya tambahan kalor
menyebabkan sistem (biji popcorn) memuai
dan meletup sehingga mendorong penutup
panci (si biji popcorn tadi melakukan kerja
terhadap lingkungan). Dalam proses ini,
keadaan popcorn berubah. Keadaan
popcorn berubah karena suhu, tekanan dan
volume popcorn berubah saat memuai dan
meletup… meletupnya popcorn hanya
merupakan salah satu contoh perubahan
keadaan sistem akibat adanya perpindahan
energi antara sistem dan lingkungan
11

12. Kesetimbangan
 Misalkan suatu system terisolasi dibiarkan
begitu saja maka secara umum sifatnya
akan berubah sesuai dengan waktu.
 Jika mulanya ada ada perbedaan
temperature antar bagian system, setelah
rentang waktu cukup panjang maka
termperatur disemua titik dan system
dikatakan mencapai kesetimbangan termal.
12

13. Kesetimbangan
 Jika terdapat variasi tekanan di dalam
system, bagian-bagian system juga akan
bergerak, berkembang dan mengkerut.
Setelah selang waktu yang cukup lama
gerakan, pengembangan atau pengerutan
akan berhenti. Jika keadaan ini tercapai
system dikatakan berada dalam
kesetimbangan mekanik.
13

14. Kesetimbangan
 Jika system mengandung berbagai bahan
yang dapat bereaksi kimia, setelah selang
waktu panjang semua reaksi yang mungkin
akan berakhir. Bila system telah mencapai
keadaan ini system dikanatan berada dalam
kesetimbangan kimia
14

15. Kesetimbangan
 Sistem yang berada dalam kesetimbangan
termal, mekanik, dan kimia berada dalam
kesetimbangan termodinamik.
15

16.  Ketika sifat suatu system berubah, keadaan system juga berubah dan
system dikatakan mengalami proses. Jika proses dibuat sedemikian rupa
sehingga simpangan dari kesetimbangan setiap saat dapat diabaikan,
proses yang seperti ini disebut kuasistatik.
 Jika selama proses simpangan dari kesetimbangan cukup besar maka
proses dikatakan nonkuasistatik.
16
Proses

17.  Hampir semua proses actual adalah nonkuasistatik karena berlangsung
dengan selisih berhingga dari tekanan, temperature dari bagian-bagian
system. Namun, dalam banyak proses beberapa sifat atau keadaan system
dibuat tetap.
 Proses yang berlangsung dengan volume system tetap dikatakan proses
isovolum/ isokhorik.
 Proses dengan tekanan tetap disebut proses isobar.
 Proses dalam kondisi temperature tetap disebut proses isothermal.S
17
Proses

18.  Konsep temperature berasal dari persepsi manusia atas rasa panas dan
dingin. Benda yang lebih panas dikatakan mempunyai temperature yang
lebih tinggi daripada benda yang lebih dingin.
 Ukuran satuan panas adalah derajat dan telah distandarisasi.
 Temperatur antara titik tripel dan titik didih air dibagi dalam skala 100
18
Temperatur

19.  Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada satu
satuan luas.
 Satuan tekanan adalah
𝑁
𝑚2 .
 Tekanan atmosfer standar didefinisikan sebagai tekanan yang menyebabkan
air raksa bertemperatur 0℃ naik 760 mm.
 Massa jenis air raksa adalah 13,5951
𝑔
𝑐𝑚3.
 Satuan tekanan
𝑁
𝑚2 disebut juga Pascal (Pa) dan 101325 didefinisikann sebagai
satu atmosfer (1 atm).
 Satuan lain, 100000 Pa sama dengan 1 bar. 19
Tekanan

20.  Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada satu
satuan luas.
 Satuan tekanan adalah
𝑁
𝑚2 .
 Tekanan atmosfer standar didefinisikan sebagai tekanan yang menyebabkan
air raksa bertemperatur 0℃ naik 760 mm.
 Massa jenis air raksa adalah 13,5951
𝑔
𝑐𝑚3.
 Satuan tekanan
𝑁
𝑚2 disebut juga Pascal (Pa) dan 101325 didefinisikann sebagai
satu atmosfer (1 atm).
 Satuan lain, 100000 Pa sama dengan 1 bar. 20
Volume

21.  Sifat-sifat temperature, tekanan dan volume ini terikat oleh satu hubungan
tertentu yang secara umum dituliskan oleh persamaan
𝑓 𝑃, 𝑉, 𝑇 = 0
Hubungan ini dikenal sebagai persamaan keadaan.
21

22.  Kajian eksperimental terhadap tekanan, volume dan temperature beberapa
gas yang tidak mudah menjadi cair seperti oksigen, nitrogen, karbon
monoksida dan hydrogen memberi hubungan
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇
 Dengan n jumlah mol dan 𝑅 = 8,315
𝐽
𝑚𝑜𝑙.𝐾
 Hubungan ini dikenal sebagai hokum Boyle.
 Gas yang memenuhi persamaan diatas didefinisikan sebagai gas ideal.
22
Gas Ideal

23.  Sampai saat ini terdapat lebih dari 50 persamaan keadaan untuk
menjelaskan secara lebih akurat disbanding gas ideal.
 Persamaan keadaan yang paling popular adalah persamaan keadaan van
der Waals
𝑃 +
𝑎
𝑉2
𝑉 − 𝑏 = 𝑅𝑇
 Dengan a dan b tetapan yang bergantung jenis gas.
23
Gas Van der Waals

24.  Tentukan:
 Kurva proses tersebut pada bidang P-T
 Volume dan temperature setiap keadaan jika
𝑃1 = 105
𝑁
𝑚2
; 𝑃2 = 4 × 105
𝑁
𝑚2
; 𝑑𝑎𝑛 𝑉1 = 250 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟
24
TUGAS

25. 25
Thanks!
Any questions?
You can find me at
￮ @fikriyasuud
￮ Fikriyatul-azizah@fis.uin-malang.ac.id