Hukum Pertama Thermodinamik
Energi dalam segala bentuknya dapat saling dipertukarkan, hukum yang pertama dari
thermodinamik mengadopsi kenyataan ini dalam hubungan antara panas (
heat) dan kerja (
work).
Persamaan berikut ini menunjukkan hubungan tersebut.
Q = AW ( AQ = 1 )
Dimana : A = Heat setara Kerja 1 kcal/kgm
427
J = Kerja setara Heat 427kgm/kcal
W = Jumlah dari Kerja (kgm)
Q = Jumlah dari Heat (kcal).
Kerja bisa seluruhnya diubah menjadi Heat namun tidak untuk sebaliknya. Dari kesimpulan hukum yang pertama bahwa konversi bisa dilakukan pada asas yang sama, namun ternyata tidaklah demikian. Berdasarkan hasil observasi ini diperlukan hukum lain dimana heat masih tetap diperlukan, hukum tersebut dinamakan sebagai hukum kedua thermodinamik.
Heat dari suatu benda pada temperature tertentu tidak dapat dikonversikan menjadi kerja secara keseluruhannya.
Heat tidak dapat dipindahkan dari suatu benda yang bertemperatur lebih rendah kepada benda lain yang bertemperature lebih tinggi tanpa menyebabkan terjadinya perubahan pada benda lain selain dari dua benda tersebut.
Mesin pendingin atau lemari es, refrigerator, cara kerjanya bukanlah mendatangkan dingin, akan tetapi mesin pendingin bekerja dengan cara memindahkan panas (heat removing). Sehubungan dengan hal tersebut, menambah atau memindahkan heat, suatu benda akan berubah ujud phisiknya:
Jika Heat ditambahkan = Padat Cair Uap (
gas)
Jika Heat dipindahkan = Uap (
gas) Cair Padat
Ilustrasi perubahan adalah sebagai berikut :
 |
| Asas Thermodinamik pada lemari es atau refrigerator |
Pada suatu benda padat, jika kepadanya kita tambah jumlah kalornya, maka secara berangsur-angsur benda tersebut akan berubah ujudnya dari padat menjadi cair. (baca:
alur kerja mesin pendingin pada lemari es)
Diagram berikut ini menunjukkan perubahan :
Batu Es Air Uap
 |
| Asas Thermodinamik pada lemari es atau refrigerator |
Titik titik A, C, dan E menunjukkan terjadinya perubahan phisik dari suatu benda atau zat bila kepadanya kita tambahkan heat dalam jumlah tertentu. Penambahan heat ini akan menaikkan temperature benda tersebut, heat tersebut disebut sebagai sensible heat.
- Batu es pada titik A yang berada pada temperature mulai 0 derajat celicus hingga -40 derajat celcius, jika kepadanya kita tambahkan heat sebanyak 20 kcal pada setiap kg bobot batu es tersebut maka batu es tersebut akan meleleh menjadi air es.
- Penambahan heat sebanyak 80 kcal pada setiap kg bobot seterusnya tidak akan menyebabkan temperaturnya meningkat dan akan tetap menjadi 0 derajat celcius karena 0 derajat celcius adalah Latent Heat untuk titik leleh dan sekaligus sebagai Latent Heat untuk titik beku = 80 kcal/kg.
- Jika heat ditambah lagi sebanyak 100 kcal/kg maka air akan mendidih dan temperaturnya berubah menjadi 100 derajat celcius.
- Kemudian jika kepada air yang sedang mendidih kita berikan lagi heat sebesar 539 kcal/kg, air mendidih akan berubah menjadi uap tanpa merubah temperaturnya yang tetap 100 derajat celcius
Latent Heat untuk uap air = Latent Heat untuk pengembunan = 539 kcal/kg. Kalau kita memindahkan 539 kcal/kg heat dari uap air, maka uap air akan berubah menjadi air mendidih sementara temperaturnya akan tetap berada pada 100 derajat celcius. (baca:
komposisi dan alur kerja mesin pendingin pada lemari es)
