KERJA DALAM TERMODINAMIKA

Kerja didefiniskan sebagai hasil kali faktor intensitas (gaya, tekanan, dan lain-lain) dengan faktor kapasitas. Macam-macam kerja yang sering dipakai dalam termodinamika adalah kerja mekanik, kerja listrik, kerja ekspansi, dan lain-lain.

Pada kerja ekspansi, jika terdapat perubahan volume Δ V dari sistem, maka kerja yang akan dilakukan oleh sistem sama dengan P . Δ V, sehingga dW= P . dV. Pada gas, usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya.

W = p∆V= p(V2 – V1)

 Terjadinya perubahan tenaga secara simultan dalam sistem dan disertai kerja terhadap sekelilingnya tersebut, akan timbul suatu sifat termodinamika yang disebut entalpi dengan notasi H. Hubungan besaran dengan kerja dan energi adalah:

    H  =  E + W   

    H  =  E + PV

    ΔH =  ΔE + Δ(PV)

Jika pada tekanan tetap, maka Δ(PV) sama dengan P.ΔV dan ini merupakan jumlah kerja yang dilakukan terhadap sekeliling oleh perubahan volume (ΔV). Jadi pada tekanan tetap

    

ΔH  =  E + P.ΔV

 atau    ΔE  =  H  - P.ΔV

Substitusi persamaan ΔE  =  q – W ke persamaan tersebut, didapat:

    

ΔH  =  q

Kenaikan entalpi sama dengan panas yang diserap oleh sistem pada P tetap. Berdasarkan hal ini H sering dinyatakan sebagai kandungan panas dari sistem. Jika panas ditambahkan ke dalam sistem pada P tetap, maka sebagian besar dari panasnya akan digunakan untuk menaikkan tenaga dalam sistem tersebut dan sisanya digunakan untuk melakukan kerja terhadap sekitarnya.

Dalam analisis termodinamika, perlu adanya suatu konsep yang disebut reversible (reaksi termodinamika reversible). Walaupun di alam tidak mungkin ada proses yang reversible, tetapi secara teoritis dan praktis artinya cukup penting. Proses reversible adalah proses dimana kerja yang terjadi dilakukan oleh gaya gerak yang hanya berbeda sangat kecil (invinitesimal) terhadap gaya yang melawannya.

Kerja yang dilakukan sistem akan semakin besar bila tekanan luar yang harus dilawannya semakin besar. Kerja maksimum akan dilakukan sistem pada saat tekanan kuar sedikit lebih kecil dari tekanan sistem (tekanan gas). Bila tekanan luar sama dengan tekanan sistem maka tidak akan terjadi pengembangan lagi, apabila tekanan luar lebih besar dari pada tekanan sistem, tentunya sistem tidak akan melakukan kerja, justru akan dikenai kerja (terjadi pemampatan). Jadi untuk proses reversible, dapat disimpulkan sebagai :

1. Proses yang menghasilkan kerja berguna secara maksimal

2. Proses yang setiap saat dapat dikembalikan ke keadaan semula hanya dengan mengadakan sedikit perubahan kondisi luar

Jelas bahwa konsep ini amat penting, proses reversible akan membatasi besar kerja maksimum yang dapat dilakukan oleh suatu sistem.

Tanda yang disetujui untuk transfer energi oleh kerja adalah:

1. Kerja diberikan oleh sistem adalah positif

2. Kerja diberikan pada sistem adalah negatif