hukum pertama termodinamik

7/28/2019 Hukum Pertama Termodinamik

1/6

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIK

Sejarah

Jumpaan bagi hukum pertama thermodinamik adalah melalui banyak cubaan dan kesilapan penyiasatan

bagi tempoh selama setengah abad. Pernyataan pertama penuh mengenai hukum ini dilakukan oleh

Clausius pada tahun 1850 sebagaimana dinyatakan di atas, dan oleh Rankine juga pada tahun 1850;

Kenyataan Rankine kemungkinannya tidak sejelas dan menonjol seperti kenyataan Clausius' .[21]

Aspek

utama kesukarannya adalah bagi menangani teori kalorik (caloric) yang dicadangkan sebelumnya

berkaitan dengan haba.

Germain Hess pada tahun 1840 menyatakan pengekalan hukum Hess sebagai apa yang dikenali

sebagai 'tindak balas haba bagi tindak balas k imia.[22]

, tetapi ini tidak jelas berkaitan dengan hubungan

antara pertukaran tenaga oleh haba dan kerja.

Menurut Truesdell (1980), Julius Robert von Mayer pada tahun 1841 membuat pernyataan yang bererti

bahawa "dalam proses pada tekanan sekata, haba yang digunakan bagi menghasilkan pengembangan

secara sejagat tak boleh ubah ("interconvertible") dengan kerja", tetapi ini bukanlah pernyataan umumbagi hukum pertama.

Pengenalan

Mengikut takrifan Wikepedia, Hukum termodinamik pertama merujuk kepada proses di mana haba dan

kerja boleh dibezakan dan diukur.

Ia seing digambarkan melalui kenyataan bahawa dalam proses termodinamik peningkatan dalam tenaga

dalaman sesuatu sistem menyamai dengan peningkatan haba yang dibekalkan kepada sistem, tolak

peningkatan kerja yang dilakukan oleh sistem pada persekitarannya.

[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11]

Hukum termodinamik pertama mematuhi prinsip keabadian tenaga. Tenaga boleh berubah, contoh.

bertukar dari satu bentuk kepad abentuk yang lain, tetapi tidak boleh dicipta atau dimusnahkan.

Hukum ini juga menerangkan hubungan antara haba, Q dan kerja, W

Q = W

http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama

Hukum thermodinamik pertama dihasilkan dari bukti pemantauan secara empirikal. Jumpaan asal hokum

ini berlaku secara perlahan-lahan kemungkinannya selama seabad atau lebih, dan kebanyakannya dari

segi proses kitaran(cyclic processes).[14]

Yang berikut merupakan keterangan dari segi perubahan

keadaan melalui proses sebatian yang tidak semestinya kitaran, tetapi terdiri dari segmen dua jenis,

adiabatik dan isothermal diabatik.

Proses Adiabatik (Adiabatic)[sunting]
http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-21http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-21http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-22http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-22http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-22http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-1http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-1http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-3http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-5http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-7http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-9http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-11http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-11http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertamahttp://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertamahttp://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-14http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-14http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-14http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=4http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=4http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=4http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=4http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-14http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertamahttp://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-11http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-9http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-9http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-7http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-7http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-5http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-5http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-3http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-3http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-1http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-1http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-22http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-21


2/6

Ia boleh dilihat bahawa, di berikan sistem dalam keadaan awal, sekiranya kerja dikenakan pada sistem

dalam keadaan adiabatik (contoh,.tebat haba), keadaan akhir adalah sama bagi jumlah kerja yang sama,

tanpa mengira bagaimana kerja ini dilaksanakan.

Sebagai contoh, dalam ujikaji Joule, sistem awal adalah tangki air dengan pendayung di dalamnya.

Sekiranya kita tebat haba tangki tersebut dan menggerakkan pendayung menggunakan takal dan

pemberat kita boleh mengaitkan pengkatan suhu dengan jarak diturun oleh jisim. Kemudian sistem

dikembalikan kepada keadaan asal, ditebat semula, dan jumlah kerja yang sama dilakukan dalam tangki

menggunakan peranti berlainan (motor eletrik, bateri kimia, spring).Dalam kesemua kes, jumlah kerja

boleh diukur secara bebas. Bukti menunjukkan bahawa keadaan akhir air (secara khususnya, suhu)

adalah sama dalam setiap kes. Tidak kira kerja dilakuakan melalui eletrik, mekanikal, kimia,... atau ia

dilakukan secara mengejut atau perlahan, selagi kia dilakukan dalam cara adiabatik. Bukti ini mendorong

kepada kenyataan satu aspek bagi hukum thermodinamik pertama.

Bagi kesemua proses adiabatik antara dua keadaan khusus bagi sistem tertutup, kerja jaringan

bersih adalah sama tanga menghiraukan sifat sistem tertutup dan perincian proses tersebut.

Pengesahan ini bagi laluan bebas merupakan satu aspek bagi makna pernyataan fungsi yangdikenali sebagaitenaga dalaman, . Dalam proses adiabatik, kerja adiabatik mengalih sistem dari

keadaan rujukan dengan tenaga dalaman kepada pengakhiran arbitari dengan tenaga

dalaman :

Di mana, menurut kebiasaan IUPAC kita mengambil secara positif kerja yang dilaksanakan pada

sistem. Untuk pergi dari keadaan A ke keadaan B kita boleh mengambil laluan yang melalui

keadaan rujukan, kerana kerja adiabatik adalah bebas dari laluan

Proses Isothermal diabatikc processes[sunting]

Lihat juga:Proses termodinamik

Aspek pemantuan pelengkap bagi hukum pertama adalahpemindahan haba.

Apabila sistem tidak membabitkan secara adiabatically, ia dilihat bahawa kerja

dikenakan pada sistem tidak selaras dengan peningkatan pada tenaga dalamannya,

yang, merupakan fungsi dinyatakan, boleh digunakan bagi kedua-dua proses adiabatik

dan bukan-adiabatik.

Perbezaan disebabkan oleh pemindahan haba pada sistem, dan proses ini dikenali

sebagai diabatik. Pemindahan haba boleh diukur menggunakan kalorimetri.

Sekiranya sistem berada pada suhu tetap semasa pemindahan haba, pemindahan

ini dikenali sebagai isothermal diabatik, dan kita boleh menulis .

Menggabungkan kedua aspek pelengkap bersama, adiabatik dan isothermal

diabatik, ketidaksamaan boleh diubah menjadi persamaan sebagai
http://ms.wikipedia.org/wiki/Tenaga_dalamanhttp://ms.wikipedia.org/wiki/Tenaga_dalamanhttp://ms.wikipedia.org/wiki/Tenaga_dalamanhttp://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=5http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=5http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=5http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Proses_termodinamik&action=edit&redlink=1http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Proses_termodinamik&action=edit&redlink=1http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Proses_termodinamik&action=edit&redlink=1http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Pemindahan_haba&action=edit&redlink=1http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Pemindahan_haba&action=edit&redlink=1http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Pemindahan_haba&action=edit&redlink=1http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Pemindahan_haba&action=edit&redlink=1http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Proses_termodinamik&action=edit&redlink=1http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=5http://ms.wikipedia.org/wiki/Tenaga_dalaman


3/6

Kenyataan gabungan ini merupakan gambaran hukum thermodinamik pertama

bagi proses finite terdiri daripada segmen adiabatik dan isothermal diabatik

berasingan.

Secara khusus, sekiranya tiada kerja dikenakan pada sistem terasing habakida dapat

.

Ini merupakan satu aspek hukum keabadian tenaga dan boleh dinyatakan

sebagai:

Tenaga dalaman sistem terasing kekal sekata.

Formulasi fungsi dinyatakan[sunting]

Haba dan kerja yang amat kecil dalam persamaan di atas di wakili

oleh , bukannya kebezaan sebenar (exact differential) yang diwakilioleh d, kerana ia tidak menggambarkan keadaan sebarang sistem.

Kamilan bagi kebezaan tidak tepat bergantung pada laluan tertentu

yang diambil melalui tatarajah termodinamik sementara kamilan bagi

kebezaan tepat bergantung hanya pada keadaan permulaan dan

akhir. Sekiranya keadaan awal dan akhir adalah sama, dengan itu

kamiran bagi kebezaan tidak tepat mungkin ya atau tidak bagi sifar,

tetapi kamiran bagi kebezaan tepat sentiasa sifar. Laluan yang diambil

oleh sistem termodinamik melalui perubahan kimia atau fizikal dikenali

sebagai proses termodinamik.

Gambaran bagi hukum pertama boleh ditulis dalam istilah kebezaantepat menyedari bahawa kerja yang dilakukan sistem adalah, dalam

kes boleh diundurkan, bersamaan dengan tekanan darab perubahan

amat kecil pada isipadunya. Dalam kata lain di mana

adalah tekanan dan adalah isipadu (termodinamik). Juga bagi

proses boleh diundurkan, jumlah keseluruhan haba ditambah pada

sistem boleh digambarkan sebagai di mana adalah

Suhu dan adalah entropi. Dengan itu bagi proses boleh diundur:

Oleh kerana U, S dan V adalah fungsi termodinamik bagi

keadaan, hubungan di atas juga benar bagi perubahan tidak boleh

undur. Persamaan di atas dikenali sebagai hubungan

termodinamik asas.

Dalam kes di mana bilangan zarah dalam sistem tidak semestinya

tetap dan juga mungkin jenis berlainan, hukum pertama ditulis

sebagai:
http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=6http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=6http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=6http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=6


4/6

Di mana merupakan bilangan kecil zarah jenis-i yang

ditambah pada sistem, dan adalah jumlah tenaga yang

ditambah pada sistem apabila satu zarah jenis-i ditambah, di

mana tenaga bagi zarah tersebut adalah sehinggakan isipadu

dan entropi kekal tidak berubah. dikenali sebagai potensi

kimia bagi zarah jenis -i dalam sistem. Kenyataan bagi hukum

pertama, menggunakan kebezaan tepat kini adalah:

Jika sistem memiliki lebih banyak pembolehubah

berbanding sekadar sispadu yang boleh berubah,

hubungan termodinamik asas menjadi umum kepada:

Di sini adalah kuasa umum bersamaan dengan

pembolehubah luaran .

Idea berguna bagi mekanik adalah tenaga didapati

oleh zarah bersamaan dengan kuasa dikenakan

pada zarah darab penggantian oleh zarah ketika

kuasa itu dikenakan. Kini pertimbangkan hukum

pertama istilah pemanasan: .

Tekanan P boleh dilihat sebagai kuasa (dan

sebenarnya memiliki unit kuasa setiap luas unit)sementara dV adalah sesaran (dengan unit bagi

jarak darab luas). Kita boleh kata, berkaitan dengan

istilah kerja ini, bahawa kebezaan tekanan memaksa

pemindahan isipadu, dan hasil kedua (kerja) adalah

jumlah tenaga dipindahkan keluar dari sistem

sebagai hasil proses. Sekiranya seseorang

membuatkan istilah ini negetif dengan itu ini

merupakan kerja yang dilakukan pada sistem.

Adalah berguna bagi melihat istilah TdS dalam sudut

pandangan yang sama: Menurut istilah haba ini,perbezaan suhu memaksa pemindahan entropi, dan

hasil kedua (haba) adalah jumlah tenaga dipindahkan

hasil proses itu. Di sini suhu dikenali sebagai kuasa

"umum" (berbanding kuasa mekanikal sebenar) dan

entropi merupakan penggantian umum.


5/6

Sama juga, kebezaan pada potensi kimia antara

kumpulan zarah pada sistem memaksa pemindahan

zarah, dan hasil keluaran merupakan jumlah tenaga

dipindahkan akibat proses tersebut. Sebagai contoh,

anggaplah sistem terdiri dari dua fasa: cecair air dan

wap air. Terdapat "kuasa" umum bagi penyejatanyang mendorong molekul air keluar dari cecair.

Terdapat "kuasa" umum bagi pemeluwapan yang

mendorong molekul wap keluar dari wap. Hanya

apabila kedua "kuasa" (atau potensi kimia) adalah

setara akan berlaku keseimbangan, dan pemindahan

bersih akan menjadi sifar.

Dua tatarajah termodinamik yang membentuk

penggantian-kuasa umu diistilah "pembolehubah

berkonjugat". Dua pasangan paling biasa, adalah,

tekanan-isipadu, dan suhu-entropi.

Sistem tak homogeni spatial[sunting]

Termodinamik klasik menumpu pada sistem

hemogeni (e.g Planck 1897/1903[15]

), yang boleh

dianggap sebagai 'dimensi sifar dari segi ia tidak

memiliki perubahan spatial. Tetapi ia diingini bagi

turut mengkaji sistem dengan pergerakan dalaman

berbeza dan tak homogeni spatial. Bagi sistem

seumpamanya, prinsip keabadian tenaga

digambarkan dalam bentuk tidak hanya tenaga

dalaman sebagaimana ditakrif oleh sistem homogeni,

tetapi juga dengan istilah kinetik dan tenaga

potensi.[16]

Bagaimana tenaga keseluruhan bagi

sesuatu sistem dibahagi antara ketiga jenis tenaga

khusus berbeza bergantung kepada tujuan penulis

berlainan, ini kerana komponen tenaga ini adalah

pada tahap tertentu merupakan artifak (buatan)

mathematik dan bukannya kuantiti fizik yang

sebenarnya diukur. Jika mewakili jumlah tenaga

sistem, seseorang boleh menulis

Di mana dan masing-masing

mewakili tenaga kinetik dan potensi dalaman

bagi sistem tersebut.[17]

Tenaga potensi boleh ditukar dengan

persekitaran sistem apabila persekitaran
http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=7http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=7http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=7http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-15http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-15http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-15http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-16http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-16http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-16http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-17http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-17http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-17http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-17http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-16http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-15http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_termodinamik_pertama&action=edit&section=7


6/6

mengenakan medan kuasa, seperti graviti atau

elektromagnetik, pada sistem.

Perbezaan antara tenaga dalaman dan kinetik

adalah sukar untuk dilakukan dengan kehadiran

pergerakan bergelora dalam sistem, kerana

geseran perlahan-lahan membebaskan tenaga

kinetik mikroskopik jasad tempatan mengalir

kepada pergerakan rawak molekul bagi molekul

yang dikelaskan sebagai tenaga dalaman. Kadar

pembebasan melalui geseran tenaga kinetic

jasad tempatan mengalir ke dalam tenaga

dalaman[18][19][20]

, samaada aliran bergelora atau

licin (streamlined), merupakan kuantiti penting

dalam termidinamik tidak seimbang. Ini

merupakan masaalah serius bagi usaha untuk

mentakrif entropi bagi sistem tidak seimbangperbezaan-masa.
http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-Kelvin_1852a-18http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-Kelvin_1852a-18http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-20http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-20http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-20http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-Kelvin_1852a-18http://ms.wikipedia.org/wiki/Hukum_termodinamik_pertama#cite_note-Kelvin_1852a-18

hukum pertama termodinamik

Documents