Kerja dalam Termodinamika

Ilmu kimia merupakan ilmu sains yang telah berkembang pesat pada era modern ini. Salah satu cabang ilmu kimia adalah kimia fisika. Kimia fisika mencakup hal-hal seperti kerja, perubahan entalpi pada reaksi-reaksi kimia, kespontanan reaksi, energi yang dilepas atau yang dibutuhkan dalam reaksi, laju reaksi serta faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi kimia. Transformasi (perubahan bentuk) yang terjadi dalam suatu reaksi dapat diselidiki secara kuantitatif dalam termodinamika. Termodinamika memberikan definisi dari energi, entropi, kerja dan panas serta aplikasinya dalam reaksi sederhana hingga dalam realitas kehidupan dan berdasar pada skala makroskopik suatu sistem bukan pada asumsi mengenai sifat partikel dasar (Dogra, 1990).

Konsep-konsep dasar dalam termodinamika adalah kerja, kalor dan energi, dimana kerja merupakan hal yang paling pokok diantara ketiganya, karena pengukuran kerja juga akan dihasilkan akibat adanya perubahan energi dan pengukuran kalor. Kerja dilakukan selama proses, jika bisa menghasilkan perubahan pada sebuah sistem terhadap lingkungannya, seperti ekspansi gas yang mendorong piston, reaksi kimia yang dapat menghasilkan arus listrik dan arus listrik tersebut dapat digunakan untuk menggerakkan sesuatu, dan lain sebagainya. Dalam sekala molekuler, kerja merupakan gerakan teratur dan terorganisir suatu molekul dalam arah tertentu akibat proses transfer energi yang terjadi sehingga arahnya jelas. 

Gambar 1.1. arah kerja

Suatu sistem dikatakan melakukan kerja jika beban bertambah pada lingkungannya, dan dikatakan dikenai kerja jika beban pada lingkungannya diturunkan. Kerja dan kalor harus dibedakan dalam lingkungan. Energi yang meninggalkan lingkungan akibat kerja yang dilakukan pada sebuah sistem bergerak secara teratur, namun energi tidak selalu sampai kedalam sistem dengan cara tersebut.
Kerja didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada sebuah benda dengan perpindahan sepanjang r. secara matematis dapat dituliskan: (Mikrajuddin, 2016)

Dengan :
W : kerja
dW : kerja dalam jumlah sangat kecil
F : gaya yang bekerja pada benda
dr : elemen perpindahan benda
Dalam termodinamika dituliskan:

Tanda negatif menunjukkan jika sistem menggerakkan objek melawan gaya yang menentangnya, energi dalam sistem akan turun (Atkins, 1996). Kerja total yang dilakukan jika objek bergerak dari titik awal ke titik akhir merupakan jumlah dari semua kerja yang terjadi di setiap titik perpindahan sepanjang jalan objek meskipun perubahannya sangat kecil. Perubahan yang sangat kecil tidak bisa diabaikan.

Jika gaya tidak bergantung pada posisinya dan mempunyai nilai F dimanapun sepanjang jalan tersebut, maka integralnya terevaluasi menjadi: (Atkins, 1996)

       w = - (zf – zi) F

Dalam hal medan Gravitasi, untuk massa m pada permukaan bumi, gaya yang menentang pengangkatan suatu benda seberat mg, dengan g adalah gaya gravitasi. Sehingga kerja yang dilakukan oleh sistem untuk mengangkat massa melewati ketinggian h= zf – zi adalah: (Atkins, 1996)

 

w = - mgh

Jika ada gaya internal dari benda yang menolak kerja yang diberkan, maka tanda negatif milik h, karna nilai h akan berkurang, sehingga nilai h yang digunakan adalah selisih antara h final dengan h awal. Jika terjadi diruang vakum, maka tidak ada kerja yang terjadi.

Daftar pustaka
Abdullah, Mikrajuddin. 2016. Fisika Dasar I. Bandung: ITB
Atkins, PW. 1996. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi-IV, alih bahasa Irma I. Kartohadiprojo. Jakarta: Erlangga
Dogra. 1990. Kimia Fisik, alih bahasa Umar Mansyur. Jakarta: UI press

By : Fatimah Ratna Wulandari 16630048