SISTEM DAN LINGKUNGAN

Anggota Kelompok :

1. Imamatus Shaleha 19630105
2. Dwi Adinda Sholihah 210603110071
3. Anggun Nur Farida 210603110082

TERMODINAMIKA: SISTEM DAN LINGKUNGAN

Ketika sedang menyeduh kopi dengan air panas menggunakan cangkir tanpa penutup, maka kopi kita akan lebih cepat dingin daripada dengan cangkir tertutup. Mengapa demikian? Begitupula mengapa ketika kita menyimpan kopi tersebut di dalam termos, kopi kita akan tetap awet panas? Pertanyaan tersebut dapat kita temukan jawabannya melalui ilmu termodinamika yang dapat menjelaskan permasalahan yang berhubungan dengan sifat alam. Oleh karena itu mari sama-sama kita temukan jawabannya melalui pembahasan materi berikut mengenai SISTEM DAN LINGKUNGAN.

Termodinamika

Termodinamika adalah ilmu yang membahas tentang permasalahan hal-hal yang memiliki keterkaitan dengan sifat alam, baik berupa sifat umum yang dapat dilihat wujudnya ataupun yang harus diamati terlebih dahulu sebagai penjelasan yang lebih rinci dari berbagai permasalahan yang ada. (Rahayu.2006). Pada pembahasan yang lebih umum, termodinamika berusaha memperoleh kaidah-kaidah beserta batasannya yang menjadi landasan dari beragam sifat alam, serta memberi telaah hasil akibat logis dari kaidah dan batasan tersebut pada berbagai gejala permasalahan. Melalui adanya termodinamika, menjadi harapan dari segala macam permasalahan alam yang sudah diamati dan dapat dijadikan acuan sebagai dampak dari kaidah yang lebih mendasar. Dengan kata lain, berbagai macam permasalahan yang telah diamati tidaklah diatur oleh suatu aturan atau pendapat kaidah sendiri-sendiri, tetapi termasuk dampak langsung dari kaidah ataupun hukum yang mendasar.  Sehingga dapat diperoleh suatu gambaran tentang keteraturan global dalam sifat-sifat alam, serta hubungan sifat alam yang telah teramati. 

Pada hakikatnya termodinamika membahasan tentang permasalahan yang ada di alam semesta ini secara keseluruhan. Tetapi pada saat tertentu hanyalah sebagian dari alam semesta yang mendapatkan perhatian lebih. Meskipun hanyalah sebagian saja yang menjadi mayoritas dari permasalahan alam semesta, bagian tersebut tetap terkait dengan alam semesta secara menyeluruh berdasarkan sifat-sifat alam yang global. Segala sesuatu yang berlaku bagi alam secara keseluruhan, maka akan berlaku pula pada bagian minoritas tersebut. Bagian dari alam yang pada saat tertentu menjadi menjadi pusat perhatian, dan pada bagian tersebut mengaplikasikan kaidah-kaidah termodinamika, hal tersebut disebut dengan sistem termodinamika, atau pada pembahasan sehari-sehari biasa disebut dengan sistem. (Rahayu.2006). Suatu sistem dengan segala batasannya yang telah memisahkan diri dari alam semesta perlu mendapat penjelasan dengan tepat. Penjelasan yang lebih detail tentang sistem menyangkut permasalahan cakupan, interaksi sistem dengan alam, serta kedaan dari sistem itu sendiri. 

Perbedaan Sistem dan Lingkungan

Gambar 1 system, boundaries, dan surrounding

Sumber : https://soalkimia.com/termodinamika/

Sistem Termodinamika merupakan bagian dari alam yang pada saat tertentu menjadi menjadi pusat perhatian, dan pada bagian tersebut mengaplikasikan kaidah-kaidah termodinamika. Adapun cakupan dari suatu sistem menyangkut penjelasan dari batas-batas antara sistem dengan sisa dari alam semesta, yaitu sifat atau penjelasan fisik yang telah memisahkan dari alam semesta dan selebihnya. Dinding (wall) sistem merupakan batas sistem dengan sisa alam semesta.

Sedangkan penjelasan dari sisa alam semesta itu sendiri merupakan bagian dari alam semesta yang ada diluar sistem, hal tersebut biasa kita sebut dengan lingkungan sistem (surrounding). (Rahayu.2006).

Pada pembahasan termodinamika kimia, telah dipelajari dasar-dasar, konsep, dan pengertian beserta penjelasan mengenai hukum-hukum termodinamika yang dapat diaplikasikan dalam sistem kimia. Adapun mengenai sistem kimia, dapat didefinisikan sebagai sesuatu atau sejumlah zat ataupun campuran dari zat-zat yang dibatasi oleh sifat-sifat fisik atau konseptual yang sifat-sifatnya dapat dipelajari atau menjadi pusat perhatian. Diluar selain sistem tersebut, dinamakan sebagai lingkungan. (Rohman&Mulyani.2004).

Sistem Termodinamika

Gambar 2 Sistem Termodinamika

Sumber : https://www.kompas.com/skola/read/2022/09/13/083000569/sistem-termodinamika--terbuka-tertutup-dan-terisolasi?page=all

Kemudian ketika membahasan tentang interaksi sistem dengan lingkungannya hal tersebut dapat terjadi melalui dinding. Dapat diartikan jenis interaksi yang berlangsung antara sistem dengan lingkungannya dapat ditentukan oleh sifat-sifat dinding yang membatasi antara sistem dengan lingkungannya. Berdasarkan jenis-jenis dari perbadaan macam dinding tersebut dapat terjadi interaksi yaitu berupa pertukaran energi ataupun materi. Berdasarkan pada interaksi macam dinding tersebut dapat diklasifikasikan beberapa sifat sistem, yaitu: sistem terbuka, sistem terisolasi, dan terakhir ialah sistem tertutup. Adapun perbedaan dari ketiga sistem tersebut, secara singkat dapat dijelaskan pada tabel berikut.

No.	Nama Sistem	Pertukaran Enegri	Pertukaran Materi
1.	Sistem Terbuka	√	√
2.	Sistem Terisolasi	_	_
3.	Sistem Tertutup	√	_

Berdasarkan pada tabel diatas, dapat dijelaskan lebih mendetail tentang penjelasan dari tiga jenis sistem yang berbeda sebagai berikut :

1. Sistem Terbuka

Pengertian dari sistem terbuka adalah sistem yang dindingnya dapat melewatkan pertukaran energi ataupun materi yang berjalan dari sistem menuju ke lingkungan ataupun sebaliknya, dari lingkungan menuju ke sistem. Sehingga dapat diketahui bahwa kandungan energi ataupun materi sistem terbuka tidak pernah tetap, karena terjadi perpindahan dari sistem ke lingkungan ataupun sebaliknya.

2. Sistem Terisolasi

Pengertian dari sistem terisolasi adalah sistem yang dindingnya tidak dapat tembus ataupun kedap energi dan materi. Dinding dari sistem ini disebut dengan dindin adiatermal. Kekedapan dinding terhadap pertukaran energi tersebut mengkaitkan dengan proses perambatan maupun pancaran. Adapun proses perambatan dapat dicegah melalui dinding yang tak dapat menghantarkan energi ataupun materi, sedangkan proses pancaran dapat dicegah melalui dinding yang dilapisi oleh perak, sehingga hal tersebut dapat memantulkan radiasi. Dengan penjelasan demikian pada sistem terisolasi tidak dapat terjadi pertukaran energi ataupun materi dari sistem menuju lingkungan ataupun berlaku sebaliknya dari lingkungan menuju ke sistem. 

3. Sistem Tertutup

Pengertian dari sistem tertutup adalah sistem yang dindingnya dapat melewatkan pertukaran energi dari sistem menuju ke lingkungan, ataupun sebaliknya dari lingkungan menuju ke sistem tetapi tidak dapat melewatkan pertukaran materi dari sistem menuju ke lingkungan ataupun sebaliknya. Dinding sistem ini disebut dengan dinding diatermal. Akibat dari kedapnya dinding (ruang hampa udara) terhadap suatu aliran materi.  Jumlah materi yang ada dalam sistem tertutup selalu bernilai konstan.

Pada percobaan kimia seringkali sifat-sifat sistem tersebut menjadi samar-samar karena terdapat Batasan tentang sistem dan lingkungan dapat seolah-olah berubah, bukan berdasarkan penglihatan fisik, melainkan berdasarkan konseptual. Permisalan yang dapat diberikan seperti, reaksi yang terjadi di dalam tempat tertutup sehingga tidak mungkin tejadi perpindahan materi . Ketika dilihat melalui penglihatan fisik, sistem yang berlaku adalah sistem tertutup. Tetapi, pada reaksi kimia, Batasan sistemnya berubah sehingga meskipun dilangsungkan pada wadah tertutup  sistem tersebut digolongkan pada sistem terbuka.

Setelah membaca penjelasan di atas pastinya sudah dapat menjawab pertanyaan diawal tadi. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat di bawah ini mengenai contoh penerapannya dalam kehidupan.

Gambar 3 contoh sistem termodinamika

Sumber :https://www.kompas.com/skola/read/2020/10/06/231558969/definisi-sistem-dan-lingkungan-dalam-termokimia-serta-jenisnya?page=all

Dalam contoh yang diberikan diawal yaitu mengenai air kopi panas dalam cangkir. Dalam keadaan tersebut, air kopi panas merupakan sistemnya sedangkan cangkir sebagai wadah merupakan batas system dan di luar dari cangkir merupakan lingkungannya. Kopi dalam cangkir tanpa penutup termasuk ke dalam contoh sistem terbuka. Hal tersebut menyebabkan terjadi transfer panas dan materi sehingga kopi lebih cepat mendingin karena terjadi penurunan suhu. Kemudian pada cangkir dengan penutup tentunya disebut sebagai sistem tertutup. Dimana terjadi transfer panas namun materinya nya tetap. Kemudian salah satu contoh sistem terisolasi yaitu terjadi pada termos. Perpindahan kalor pada termos dari sistem ke lingkungan maupun sebaliknya dapat dihambat dengan bahan termos yang bersifat adiabatik. Dengan demikian tidak terdapat penurunan suhu sehingga air di dalam termos tetap panas. 

Contoh berikutnya yang bisa kita rasakan secara langsung yaitu pada api unggun. Ketika sedang berkemah dan menyalakan api unggun pada malam hari yang dingin, badan dapat merasakan kehangatan dari nyala api unggun. Namun apabila kita duduk berada pada jarak yang begitu dekat dengan api unggun, badan kita dapat terkena percikan api. Contoh inilah merupakan salah satu konsep dari sistem terbuka. Kehangatan api unggun yang badan kita rasakan merupakan terjadinya perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan dan percikan api merupakan perpindahan massa (materi) dari sistem ke lingkungan.

Latihan Soal dan Penyelesainnya

1. Tentukanlah penyataan dibawah, manakah yang termasuk sistem jelaskan !

• Bensin yang mengenai telapak tangan akan terasa dingin. Namun, lama kelamaan bensin akan mengering. 

• Dilaboratorium larutan HCl direkasikan dengan larutan KOH dalam sebuah tabung reaksi.

2. Tentukan system yang terjadi 

• Air dalam termos

• Larutan NaOH didalam tabung yang tertutup rapat

• Larutan KOH

3. Suatu system mengalami perubahan energi dalam 650 J. Jika system tersebut melakukan kerja sebesar 120 J, diperoleh kesimpulan 

Jawaban 

1. Kata kunci

Sistem = bagian tertentu dari alam yang mendapat pusat perhatian.

Lingkungan = Segala seuatu yang berada diluar sistem 

• bensin merupakan sistem yang berperan menyerap kalor dari lingkungan.

• HCl+KOH→KCl+H2O

sistemnya adalah KCl lingkungannya adalah tabung reaksi

2. Air dalam termos: sistem isolasi Larutan NaOh didalam tabung yang tertutup rapat: sistem tertutup Larutan KOH: sistem terbuka system

3. E = Q+W

650= Q+(-120)

Q= 650 + 120

Q= 770 J

Q bernilai positif, maka sistem menyerap kalor. lingkungan sistem

Daftar Pustaka

Rahayu, Imam.2006. Termodinamika Azas Dasar dan Terapan Kimia. Bndung: ITB-Press.

Rohman, Ijang & Mulyani,Sri. 2004. Common Edisi Text Book Kimia Fisika I. Bandung: Jurusan          Pendidikan Kimia Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Indonesia. 

Link Video Pembelajaran You Tube : https://youtu.be/OcJeECP-ZXg