Proses dan Siklus Termodinamika

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Dalam termodinamika fluida kerja dapat mengalami proses fisis yang disederhanakan seperti isotermal, isokhorik, isobarik, dan adiabatic.

1. Isotermal
   Isotermal adalah proses termodinamika yang terjadi dengan temperatur konstan. Contoh nyata dari proses ini adalah jika sebuah piston mengalami ekspansi secara perlahan sehingga temperatur terjaga konstan.
2. Isobarik
   Proses isobarik adalah proses termodinamika yang berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini biasanya digambarkan oleh sistem piston silinder.
3. Isokhorik
   Isokhorik merupakan proses termodinamika yang terjadi pada volume konstan. Biasanya proses ini terjadi pada tanki kaku untuk menyimpan gas bertekanan tinggi. Kerja yang terjadi pada proses isokhorik selalu nol, hal ini dikarenakan tidak adanya perubahan volume. Secara matematis dapat dijabarkan menjadi:
4. Adiabatik
   Adiabatik adalah proses termodinamika yang terjadi pada saat sistem terinsulasi sempurna. Artinya tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem.

Siklus Termodinamika

Siklus termodinamika adalah gabungan dari beberapa proses termodinamika yang dimulai dan berakhir di keadaan yang sama dalam satu siklusnya. Ada dua jenis siklus termodinamika yaitu siklus daya kalor dan pompa kalor. Siklus daya kalor adalah siklus yang melandasi konversi kalor menjadi kerja dalam permesinan seperti mesin Otto, Diesel, dan lain-lain. Sedangkan siklus pompa kalor adalah siklus yang melandasi sistem refrigerasi yang memanfaatkan kerja eksternal menjadi efek pendinginan dan pemanasan.

Perbedaan siklus daya kalor dan pompa kalor dalam diagram Tekanan -Volume dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini.

 Gambar 1. (a) Siklus daya kalor, (b) Siklus pompa kalor

Gambar 1a merupakan contoh dari siklus daya. Siklus dapat dimulai dari titik mana saja karena akan mengalami proses dan berakhir ditempat semula dalam satu siklusnya. Dalam sebuah siklus termodinamika, kerja yang dihasilkan merupakan salah satu tinjauan utama. Untuk menghitung kerja yang dihasilkan ini perlu ditinjau masing-masing proses dalam siklus, Dalam siklus ini terdapat empat proses yaitu:

• Proses a-b yaitu proses isokhorik pada 1 m³ dari tekanan 1 Pa ke tenakan 3 Pa. Dengan menggunakan definisi kerja maka besarnya kerja dalam proses ini adalah nol (0) karena tidak ada perubahan volume.
• Proses b-c yaitu proses isobarik pada tekanan 3 Pa dari volume 1 m³ ke 3 m³. Sehingga besarnya kerja pada siklus ini adalah

• Proses c-d yaitu proses isokhorik pada volume 3 m³ dari tekanan 3 Pa ke 1 kPa. Pada proses ini juga tidak menghasilkan kerja karena tidak ada perubahan volume.
• Proses d-a yaitu proses isobarik pada tekanan 1 kPa dari volume 3 m³ ke 1 m³. Pada proses ini kerja yang dihasilkan adalah:

Dari keempat proses di atas maka dapat dihitung kerja yang dihasilkan dalam satu siklus adalah

Pada siklus ini dihasilkan kerja dalam satu siklusnya adalah 4 Joule. Nilai kerja adalah positf artinya sistem ini melakukan kerja.

Untuk siklus pada gambar 1b merupakan siklus pompa kalor. Jika dihitung dengan cara yang sama maka di dapatkan kerja yang dihasilkan sistem dalam satu siklus yaitu -4 Joule. Nilai negatif berarti sistem menerima kerja dari luar.