Dokumen ini membahas aplikasi prinsip-prinsip fluida dinamik dan konsep dasar termodinamika, termasuk hukum-hukum dasar yang mengatur perilaku energi dan materi. Termodinamika berfokus pada perubahan energi dan perpindahan panas dalam sistem, sementara aerodinamika dan hidrodinamika membahas mekanisme pergerakan dalam fluida. Selain itu, pengantar tentang entropi dan hukum termodinamik menunjukkan keterkaitan ilmu fisika dengan teknologi dan aplikasi rekayasa.

1. Nama : Triayu Nurjanah
Kelas : X Kimia Industri
No : 28
Aplikasi Prinsip – Prinsip Fluida Dinamik pada Produk
Teknologi dan Rekayasa
TERMODINAMIKA
KONSEP DASAR DAN HUKUM TERMODINAMIKA
Mempelajari dan memahami fisika, pada dasarnya adalah sangat sederhana dan
mudah, bila kita dapat mengetahui, mengerti dan memahami konsep dasar (basic concept)
tentang apa yang dibahas dan dikupas. Jangan pernah terjebak, terpaku, dan dipusingkan
dengan rumus matematika rumit dalam uraian, dan di tahap mula, jangan pernah peduli
dengannya. Yang demikian tak perlu diingat dan dihafal, karena dapat dibuat dan diturunkan
bila kita memahami apa yang dirumuskan. Yang kita butuhkan adalah nalar atau alasan logik,
apa yang mendasari hingga suatu peristiwa fisika terjadi dan proses berlangsung.
Konsep dasar fisika, pada dasarnya dilandasi oleh fenomena atau peristiwa yang
diatur oleh sunnatullaah atau hukum alam, yang kemudian diangkat dan disusun secara
sistematik sebagai hukum fisika. Dari ketetapan hukum, kemudian dapat diturunkan aksioma,
teorema, postulat atau dalil. Dari sini kemudian dapat dibuat formula atau rumus matematika.
Lebih lanjut, dengan membuat suatu asumsi atau pengandaian, dapat disusun hipotesa
dan teori, untuk kemudian diuji dan dibuktikan, melalui berbagai penelitian dan eksperimen,
sedemikian sehingga dapat diimplementasikan atau diterapkan dalam praktek. Sebagai
contoh, berikut adalah konsep dasar sederhana tentang termodinamika dalam fisika.
LINGKUP DAN PENERAPAN TERMODINAMIKA
Termodinamika adalah satu cabang dari fisika dinamika, yang mempelajari tentang
perilaku gerakan energi dan materi, termasuk panas atau bahang (heat, therm) sebagai tenaga

2. atau energi, dan juga mencakup dinamika fluida (fluid dynamics) yang mempalajari tentang
aliran fluida (fluid flow), seperti gas, udara, air, dan benda bergerak didalamnya, materi atau
pun energi. Dinamika fluida mencakup aerodinamika dan hidrodinamika.
Ada perbedaan mendasar antara termodinamika dengan aerodinamika dan
hidrodinamika. Termodinamika hanya berurusan dengan perilaku panas sebagai tenaga,
perubahan kuantitas, perpindahan, aliran, perubahan status, dan efek terjadi karena
perubahan, tapi tak dengan mekanisme bagaimana perubahan tersebut terjadi. Sedangkan
aerodinamika dan hidrodinamika berurusan dengan mekanisme pergerakan dalam aliran.
Sehingga dalam kategori, termodinamika dibahas tersendiri sebagai cabang khusus fisika
tentang panas, sementara mekanisme aerodinamika dan hidrodinamika dibahas dalam
dinamika mekanika. Meski demikian, ada hubungan dan keterkaitan antara tiga cabang fisika
ini dalam konteks dinamika.
Pembahasan termodinamika dilakukan dalam sistem makro yang mengandung sangat
banyak partikel, sehingga variabel atau ubahan termodinamik adalah kuantitas statistik,
seperti kompresi atau desakan atau presur [p] atau tekanan, temperatur [T] atau suhu, dan
volume [V] ruang lingkup suatu sistem terisolasi, dimana dalam hal ini termodinamika
berhubungan dengan dinamika fluida gas, udara, dan air. Meski demikian, dalam konteks
tertentu, konsep termodinamika bisa diberlakukan untuk sistem mikro.
Termodinamika dan pembahasan termodinamik berlandaskan pada tiga hukum dasar
dinamika panas, yang dinamakan sebagai hukum-hukum termodinamik (laws of
thermodynamics).
Termodinamika memiliki penerapan sangat luas dalam fisika dan berbagai cabangnya
dan disiplin ilmu lain berkaitan dengan fisika, dalam sains murni dan sais terapan dan
teknologi rekayasa; mulai dari sistem molekular dalam kimia, hingga ke sistem stelar dan
galaktik dalam kosmomofisika, dan semesta (universe) sendiri sebagai suatu sistem secara
keseluruhan; teknologi rekayasa pendinginan dan pemanasan, mencakup teknologi rekayasa,
mulai dari permesinan, otomotiv, hingga penerbangan.

3. HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA
 HUKUM KONSERVASI ENERGI
1. Tenaga atau energi tak dapat diciptakan dan tak pula dapat dimusnahkan (neither can
be created nor be destroyed), sehingga senantiasa dalam kuantitas tetap atau konstan,
tapi dapat diubah dari satu bentuk energi ke satu atau lebih lain bentuk energi dalam
kuantitas total selalu setara.
2. Panas atau bahang (heat) adalah satu bentuk energi, sehingga dapat mengalami
perubahan dari dan ke lain bentuk energi dalam kuatitas setara.
3. Dalam suatu sistem terisolasi atau tertutup (isolated or closed system), kuantitas
energi adalah tetap. Jika ada suatu kuantitas energi dari luar sistem ditambahkan ke
atau diserap oleh sistem, maka kuantitas energi ditambahkan atau diserap ini, dengan
sendirinya adalah setara dengan perubahan energi internal dan kerja terjadi (work
done) dalam sistem. Perubahan dimaksud adalah perubahan bersih energi (net change
of energi), terlepas dari keberadaan kuantitas lain energi diluar sistem yang digunakan
sehingga memungkinan proses perubahan berlangsung.
HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA
 HUKUM PERPINDAHAN PANAS DAN ENTROPI
1. Tanpa sumber energi eksternal, energi panas tak dapat ditransfer, dialihkan atau
dipindahkan, dalam proses swa-sembada (self-sustained), dari obyek dingin atau
temperatur rendah ke obyek panas atau temperatur tinggi; karena secara alami, energi
panas mengalir dari titik temperatur tinggi ke titik temperatur rendah, seperti air
mengalir dari tempat tinggi ke tempat rendah karena gravitasi.
2. Jika suatu sistem terisolasi atau tertutup (isolated or closed system), mengalami
perubahan energi dalam sistem, karena digunakan untuk melakukan kerja, maka
sistem akan mengalami perubahan status, dari semula teratur (ordered) ke takteratur
(disordered), dan selaras dengan waktu secara kumulativ, makin lama makin banyak
energi digunakan, makin takteratur sistem. Ketersediaan energi bisadiperoleh
(available) atau bisadigunakan (usable) dalam sistem, dimana terjadi penurunan

4. kuantitas energi karena digunakan untuk melakukan kerja, menjadi ukuran keteraturan
sistem, dinamakan "entropi."
3. Dalam suatu sistem terisolasi atau tertutup, entropi adalah ukuran kuantitas energi
bisadiperoleh atau bisadigunakan dan sekaligus ukuran keteraturan dari sistem,
dimana entropi berubah selaras dengan waktu dan secara terbalik dengan perubahan
kuantitas energi sistem, dimana perubahan entropi meningkat ketika perubahan
kuantitas energi merosot, sebaliknya, secara teoritik, perubahan entropi merosot bila
perubahan energi meningkat.
4. Adalah tak mungkin (impossible) untuk membuat dan mengoperasikan suatu sistem
secara terus-menerus atau berkesinambungan (continuously), untuk mengalihkan
energi panas dari obyek dingin atau temperatur rendah ke obyek panas atau
temperatur tinggi, dengan menggunakan energi panas dalam sistem untuk melakukan
kerja mekanik, yang makin lama makin berkurang dan makin mendinginkan
temperatur sistem, atau menguras sumber energi panas dari luar sistem, yang
ditambahkan sebagai sumber energi eksternal, untuk mengoperasikan sistem, agar
dapat melakukan kerja, tanpa menghasilkan efek lain atau akibat samping terhadap
sistem, yang disebut sebagai entropi.
HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA
 SISTEM IDEAL DAN REAL, ENTROPI NOL, DAN TEMPERATUR NOL
ABSOLUT TERMODINAMIK
1. Entropi, sebagaimana propertas dan atribut lain termodinamik, seperti tekanan dan
temperatur, bergantung hanya pada status sistem, dan tak pada lintasan dan arah
digunakan untuk mencapai status terebut.
2. Untuk sistem "quasi-static" atau dalam statu "quasi-stable" dari sistem sistem
terisolasi atau tertutup termodinamik yang senantiasa mempertahankan "status-quo",
nilai entropi pada dasarnya adalah nol atau tetap, karena tak ada perubahan energi
atau kuantitas energi adalah tetap. Dalam, sistem termodinamika, yang signifikan
bukanlah entropi, tapi perubahan entropi.
3. Dalam suatu sistem terisolasi atau tertutup proses reversibel lengkap, kuantitas energi
panas tak pernah merosot atau habis, karena perubahan status tiap proses selalu

5. dikembalikan oleh proses balik ke status semula, sehingga entropi adalah tetap atau
perubahan entropi adalah nol.
4. Jika perubahan fisik dan atau kimawi berlangsung pada temperatur nol mutlak
termodinamik, diantara solida kristalin murni, maka tak ada perubahan entropi, karena
entropi awal atau sebelum perubahan dan entropi akhir atau setelah perubahan adalah
setara. Atau, perubahan entropi pada temperatur nol mutlak termodinamik untuk
material dalam fasa terkondensasi adalah nol.
5. Dalam suatu sistem termodinamik, dimana terdapat kandungan energi panas,
temperatur nol mutlak termodinamik(thermodynamic absolute zero) adalah ideal dan
tak pernah dapat dicapai secara real, dimana temperatur termodinamik nol K (Kelvin)
adalah setara ― 273,15 °C (Celcius, Centigrade) dan ― 459,67 °F (Fahrenheit).
6. Karena temperatur nol mutlak termodinamik adalah ideal dan tak pernah dapat
dicapai secara real, suatu sistem termodinamik sempurna secara lengkap (completely
perfect) adalah ideal. Secara real, dalam praktek, tiap sistem adalah tak sempurna, dan
yang dapat dicapai hanya mendekati sempurna. Sebagai konsekuensi, dalam tiap
sistem termodinamik selalu ada sejumlah ketakteraturan, yang membuat sistem selalu
memiliki suatu "entropi konfigurasional" yang tak samadengan nol.
Hukum Ketiga Termodinamika terutama menyangkut Teorema Carnot dan Clausius
dan Clapeyron, Teorema Panas Nernst, Fungsi Gibbs dan Fungsi Hemholtz.