Termodinamika ini adalah ilmu tentang aliran panas. Termo adalah panas dan dinamika adalah gerakan dari panas. Termodinamika dikembangkan, sebagian besar, dimulai pada tahun 1800-an, pada saat Revolusi Industri. Awal pembangkit listrik dengan membakar bahan bakar fosil. Awal masalah dengan adanya CO2 dan pemanasan global sebenarnya. Menarik untuk dicatat bahwa perhitungan pertama tentang dampak CO2 pada iklim dilakukan pada akhir 1800-an oleh Arrhenius.
Awal pembangkitan tenaga yang bergerak dari bahan bakar fosil ke pembangkit energi lokomotif. Arrhenius. menghitung apa yang akan terjadi pada pembakaran bahan bakar fosil ini. Dia merumuskan dalam perhitungannya. Dia pada dasarnya mendapatkan perhitungan yang benar. Dia menemukan bahwa dalam 2.000 tahun sejak dia melakukan perhitungan, manusia akan berada dalam masalah sejak saat itu. Pada perhitungan ini, jumlah CO2 memiliki pertumbuhan eksponensial.
Jika Anda menelaah perhitungannya, orang telah melakukan perhitungan ini sepanjang waktu sejak Arrhenius. Saat kita berada dalam masalah 2.000 tahun dan perhitungannya telah berjalan seperti ini. Sekarang kita sekarang benar-benar dalam masalah. Itu untuk kuliah yang berbeda. Bagaimanapun juga termodinamika berasal dari periode yang sama seperti pengeluaran bahan bakar fosil dari tanah.
Segala sesuatu di sekitar kita digerakkan oleh energi dengan satu cara atau cara yang lain. Sistem biologis Anda membakar kalori, membakar ATP Anda, menciptakan panas. Hewan berdarah panas dan Anda membutuhkan energi untuk menggerakkan lengan Anda dan bergerak, sistem mekanis seperti mobil, perahu, dan lain-lain, bahkan astrofisika, ketika Anda berbicara tentang bintang, lubang hitam. Itu memindahkan energi ke sekitarnya. Anda memindahkan panas ke sekitar ketika anda mengubah materi melalui proses termodinamika.
Termodinamika dikembangkan sebelum orang tahu tentang atom dan molekul. Jadi ini adalah ilmu yang didasarkan pada sifat makroskopis materi. Sejak saat itu, karena kita tahu tentang atom dan molekul, sekarang kita dapat merasionalisasi konsep termodinamika menggunakan sifat mikroskopis. Jika Anda akan mengambil mekanika statistik. Itu akan mempelajari bagaimana konsep atom merasionalkan termodinamika.
Mekanika statistik tidak membuktikannya, tetapi itu membantu untuk mendapatkan lebih banyak intuisi tentang konsekuensi dari termodinamika. Sehingga mekanika statistik berlaku untuk sistem makroskopik yang berada dalam kesetimbangan. dan bagaimana berubah dari satu keadaan kesetimbangan ke keadaan kesetimbangan lain. Itu sepenuhnya empiris.
Pada dasarnya orang telah melakukan percobaan selama berabad-abad. Mereka telah mengumpulkan pengetahuan dari percobaan. Mereka telah mensintesakan eksperimen ke dalam beberapa aturan empiris dasar. Hukum empiris yang merupakan hukum termodinamika. Mereka telah mengambil hukum ini dan menambahkan struktur matematika di atasnya untuk membangun bangunan ini. Yang merupakan bangunan termodinamika yang sangat kokoh sebagai ilmu pengetahuan tentang sistem kesetimbangan.
Sehingga pengamatan empiris ini kemudian diringkas menjadi empat hukum. Hukum ini adalah pilar yang sangat dalam. Mari kita lihat hukum ini, Ada hukum ke nol. Hukum termodinamika pada dasarnya mendefinisikan kuantitas dalam termodinamika. Hukum ke nol mendefinisikan suhu. Itu ide yang sederhanan tetapi penting untuk mendefinisikannya. Saya menyebutnya hukum akal. Jadi ini adalah hukum akal sehat.
Hukum kedua adalah hukum pertama termodinamika. Hukum pertama termodinamika mendefinisikan energi. Hukum ini akan kami sebut sebagai konsep konservasi energi. Energi tidak dapat dimusnahkan atau tidak dapat diciptakan. Saya akan menyebut ini hukum impas. Anda bisa impas. Anda tidak kehilangan energi. Anda juga tidak bisa menciptakan energi. Anda impas.
Hukum ketiga adalah hukum kedua termodinamika. Hukum kedua akan mendefinisikan entropi. Itu akan memberi tahu kita tentang arah waktu. Sesuatu yang secara konseptual sudah kita pahami dengan jelas. Itu akan meletakkan dasar matematika kemana waktu berjalan dengan jelas. Saya mengambil kapur seperti ini, saya menujatuhkan kapur ke lantai, dan kapur itu pecah menjadi beberapa bagian kecil. Apakah Saya dapat menjalankan film mundur untuk proses ini, itu tidak masuk akal, benar. Kita punya konsep waktu berjalan maju dengan cara tertentu. Bagaimana entropi bermain ke dalam konsep waktu itu. Saya akan mengatakan, Anda dapat mencapai titik impas pada nol derajat Kelvin. Anda hanya dapat melakukannya pada nol derajat Kelvin.
Hukum termodinamika yang keempat adalah hukum ketiga termodinamika. Hukum ketiga akan memberikan nilai numerik pada entropi. Hukum ketiga akan menjadi yang menyedihkan. Itu akan mengatakan bahwa Anda tidak dapat mencapai nol derajat, oke. Hukum ini valid secara universal. Mereka tidak dapat dielakkan.
Hukum pertama sangat optimis. Itu berbicara tentang kekekalan energi. Energi itu konservatif dalam segala bentuknya. Anda dapat mengambil energi panas dan mengubahnya menjadi energi kerja dan sebaliknya. Itu tidak mengatakan bahwa Anda harus membuang beberapa panas jika Anda akan mengubah panas menjadi kerja. Itu hanya mengatakan energi. Itu semua adalah hal yang sama, benar?
Anda tahu, jika Anda ingin membangun perahu yang mengambil energi dari kehangatan udara untuk berlayar keliling dunia. Anda dapat melakukannya dengan benar. Kemudian hukum kedua masuk dan berkata baik itu tidak benar. Hukum kedua mengatakan, energi adalah hampir sama dalam semua bentuk ini. Jika Anda ingin mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk lain. Anda ingin mengubah panas menjadi kerja dengan efisiensi 100%, Anda harus turun ke nol derajat Kelvin, atau menjadi nol mutlak. Anda harus melakukan itu. Jika tidak, Anda akan membuang sebagian dari panas itu di suatu tempat di sepanjang jalan. Jadi Anda tidak bisa mendapatkan efisiensi yang sempurna. Tetapi setidaknya jika Anda bisa mencapai nol derajat Kelvin maka Anda akan baik-baik saja.
Anda baru saja menemukan lemari es yang bagus di atas kapal Anda selama berkeliling dunia. Kemudian hukum ketiga masuk. Itulah bagian yang menyedihkan di sini. Dikatakan, baik itu benar jika Anda bisa mendapatkan nol derajat Kelvin. Anda akan mendapatkan efisiensi sempurna, tetapi Anda tidak bisa mencapai nol derajat Kelvin. Anda tidak bisa, bahkan jika Anda memiliki jumlah sumber daya yang tak terbatas. Anda tidak bisa sampai di sana.
Jadi termodinamika bekerja berdasarkan empat hukum ini. Hukum membutuhkan sebuah bangunan.Sejak sains yang sangat matang. Itu mengharuskan kita mendefinisikan sesuatu dengan hati-hati. Kita akan menghabiskan sedikit waktu untuk memastikan. Kita mendefinisikan konsep atau kata-kata, atau apapun yang Anda temukan ketika Anda menemui kumpulan soal. Terutama di awal, memahami kata-kata dan kondisi dari kumpulan soal adalah sebagian cara untuk menyelesaikan soal.
Kita akan membicarakan hal-hal seperti sistem. Sistem itu adalah bagian dari alam semesta. Kami sedang mempelajari ini. Ini akan menjadi definisi yang lumrah tetapi itu penting. Ketika Anda menemukan soal, tetapkan dengan benar-benar apa itu sistem, tidak lebih dan tidak kurang. Seperti Kopi susu dalam termos. Termos bisa menjadi sistem. Kopi panas bisa menjadi sistem.
Setelah Anda menentukan sistem. Selain sistem itu, atau yang tersisa dari alam semesta selain sistem adalah lingkungan. Jadi temukan sistemnya maka yang lainnya adalah lingkungan. Anda adalah lingkungan bagi saya. Saturnus adalah lingkungan bagi saya, atau objek lain sejauh itu bukan bagian dari sistem.
Kemudian di antara sistem dan lingkungan adalah batas. Batas adalah permukaan yang nyata seperti bagian luar kulit saya, atau dinding bagian dalam termos yang ada kopi di dalamnya. Batas bisa jadi permukaan imajiner. Misalnya saya bisa membayangkan ada batas udara yang mengelilingi air ini. Udara di beberapa sudut tidak harus wadah nyata untuk melingkupi air itu, itu hanya batas imajiner. Dan di mana Anda menempatkan batas itu menjadi penting.
Misalnya untuk termos dengan kopi di dalamnya. Anda dapat menempatkan batas di dinding bagian dalam kaca, atau dinding luar kaca, atau bagian dalam termos. Itu akan membuat perbedaan, nilai kapasitas panas yang berbeda. Jadi Kita telah mendefinisikan sistem, lingkungan dan batasannya dan menurut saya semuanya menjadi penting.
To be update later....
Pemateri: Moungi Bawendi & Keith Nelson
Judul Asli: Lec 1 MIT 5.60 Thermodynamics & Kinetics, Spring 2008
Sumber: https://www.youtube.com/@mitocw
Komentar
Posting Komentar