Hukum Pertama Termodinamika

Termodinamika adalah suatu cabang fisika teoritik yang berkaitan dengan hukum-hukum pergerakan panas dan perubahan dari panas menjadi bentuk-bentuk energi yang lain. Cabang ilmu ini berdasarkan pada dua prinsip dasar.Prinsip pertama adalah hukum kekekalan energi, yang mengambil bentuk kesetaraan panas dan kerja. Sedangkan prinsip yang kedua menyatakan bahwa panas itu sendiri tidak dapat mengalir dari benda yang lebih dingin ke benda yang lebih panas tanpa adanya perubahan dikedua benda tersebut.Namun kali ini saya akan membahas tentang prinsip hukum pertama termodinamika yang berhubungan dengan hukum kekekalan energi.Eksperimen membuktikan dua sifat lebih lanjut dari energi dalam. Pertama, energi dalam sistem yang terisolasi adalah tetap. Pengamatan ini sering diringkas dengan ucapan bahwa energi bersifat kekal. Bukti kekekalan energi adalah kemustahilan untuk membuat mesin yang bergerak terus- menerus yang bekerja tanpa bahan bakar sehingga mustahil untuk menciptakan atau menghancurkan energi.
Sifat kedua dari energi dalam adalah bahwa oleh karena kita bisa tahu cara perpindahan energi(karena kita dapat melihat apakah sebuah beban dinaikkan atau diturunkan dalam lingkungnnya, atau apakah es sudah meleleh) sistemnya tutup mata terhadap cara yang dipakai.Kalor dan kerja adalah cara yang setara dalam mengubah energi sistem.
Kedua sifat energi dalam ini diringkaskan dalam sebuah pernyataan yang disebut Hukum Pertama Termodinamikayang berbunyi :
“ Energi dalam suatu sistem besarnya tetap kecuali jika diubah dengan melakukan kerja atu       dengan pemanasan”
Jika kita menulis w untuk kerja yang dilakukan pada sebuah sistem, q untuk eneregi yang dipindahkan sebagai kalor pada sistem tersebut, dan ∆U untuk perubahan energi dalam yang dihasilkan. Bentuk matematis hukum pertama adalah :

 
 

Persamaan ini menyatakan bahwa perubahan energi dalam sistem tertutup sama dengan energi yang lewat melalui batasnya sebagai kalor dan kerja. Jika tidak ada sistem yang terisolasi maka ∆U = 0.
   
Dalam sebuah sistem adiabatik, kenaikan temperatur yang sama dihasilkan oleh sejumlah kerja yang sama, apapun jenisnya, yang dilakukan pada sebuah sistem.Jadi, jika kita melakukan 1 Kj kerja mekanis atau 1 kJ kerja listrik maka dihasilkan kenaikan temperature yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa :
“ Kerja yang dilakukan untuk mengubah suatu sistem adiabatik dari stau keadaan tertentu ke keadaan lain adalah sama, bagaimanapun kerja yang dilakukan”.
Menurut (Dogra,1990), secara matematika  hukum pertama termodinamika dapat ditulis sebagai :
 
Dimana jika,
Q  positif : kalor ditambahkan ke sisitem
Q negatif : kalor dilepaskan oleh sistem
W positif : kerja dilakukan oleh sistem
W negatif : kerja dilakukan pada sistem
Dimana Q adalah panas total yang diabsobsi, W adalah kerja yang dilakukan sistem, dan  adalah perubahan energy yang terjadi. Dalam bentuk diferensial
 
Selanjutnya persamaan diatas dapat ditulis dalam kondisi yang berbeda sebagai
jika
         
jika
          
Proses yang terakhir disebut proses adiabatik, karena tidak ada panas yang diserap atau dilepaskan.
Kandungan pokok dari hukum pertama adalah : “terdapat sebuah kuantitas termodinamika yang berguna yang dinamakan ‘tenaga dakhil’”. Hukum pertama termodinamika berlaku kepada tiap-tiap proses di alam yang berlangsung  di antara keadaan-keadaan kesetimbangan. Misalnya hukum pertama dapat diterapka pada ledakan petasan didalam sebuah tong baja yang diisolasi.

DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga
Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Jakarta : UI-Press
Sucipto, Erwin, dkk. 1985. Fisika. Jakarta : Erlangga