Tabla de Contenidos
Ilmu fisika mempelajari objek dan sistem untuk mengukur gerakan, suhu, dan karakteristik lainnya. Konsep fisika dapat diterapkan pada apa saja mulai dari organisme bersel tunggal hingga sistem mekanik dan subatomik, planet, bintang, galaksi, dan semua proses yang mengaturnya. Dalam fisika ada termodinamika, yaitu cabang yang berfokus pada perubahan energi (kalor) dan sifat-sifat suatu sistem selama reaksi fisik atau kimia apa pun.
Proses isotermal adalah proses termodinamika di mana suhu suatu sistem tetap konstan . Perpindahan panas masuk atau keluar dari sistem terjadi sangat lambat sehingga kesetimbangan termal dipertahankan. Kata termal adalah istilah yang menggambarkan panas suatu sistem, “iso” berarti “sama”, jadi “isotermal” berarti “panas yang sama”, yang mendefinisikan kesetimbangan termal.
Proses isotermal
Secara umum, selama proses isotermal terjadi perubahan energi dalam, energi panas, dan kerja; Meskipun suhu selalu tetap konstan, sesuatu dalam sistem bekerja untuk menjaga agar suhu tetap sama, contoh idealnya adalah siklus Carnot, yang pada dasarnya menjelaskan cara kerja mesin panas dengan memasok panas ke gas. Akibatnya, gas mengembang di dalam silinder dan mendorong piston untuk melakukan kerja; maka panas atau gas harus dikeluarkan dari silinder (atau dibuang) untuk memberi ruang bagi siklus panas/pemuaian berikutnya. Referensi yang disebutkan ini adalah contoh nyata tentang apa yang terjadi di dalam mesin kendaraan dengan mesin pembakaran.
Jika siklus yang dijelaskan benar-benar efisien, prosesnya adalah isotermal, karena suhunya tetap konstan sementara tekanannya berubah.
Untuk memahami konsep dasar proses isotermal, kita harus memperhitungkan aksi gas dalam suatu sistem. Energi dalam “gas ideal” hanya bergantung pada suhu, sehingga perubahan energi dalam selama proses isotermal untuk gas ideal sama dengan 0; semua panas yang ditambahkan ke sistem bekerja untuk menjaga proses isotermal, selama tekanan tetap konstan. Ketika mempertimbangkan gas ideal, usaha yang dilakukan pada sistem untuk mempertahankan suhu menyatakan bahwa volume gas harus berkurang ketika tekanan dalam sistem meningkat. Menurut hukum gas ideal, tekanan bervariasi secara linier dengan suhu dan kuantitas, dan berbanding terbalik dengan volume.
Proses isotermal dan keadaan materi
Proses isotermal banyak dan beragam. Penguapan air ke udara adalah salah satunya, seperti mendidihnya air sampai titik didih tertentu.
Ada juga banyak reaksi kimia yang menjaga kesetimbangan termal, dan dalam biologi interaksi sel dengan sel di sekitarnya (atau bahan lain) dikatakan menghasilkan proses isotermal.
Penguapan, peleburan, dan pendidihan juga merupakan perubahan fasa, yaitu perubahan air atau cairan atau gas lain yang terjadi pada suhu dan tekanan konstan.
Menelusuri proses isotermal
Dalam fisika, representasi grafis dari reaksi dan proses ini dilakukan melalui diagram (grafik). Pada diagram fase, proses isotermal diplot sepanjang garis vertikal, atau bidang pada diagram 3D, melalui suhu konstan; tekanan dan volume dapat berubah untuk mempertahankan suhu sistem.
Saat mereka berubah, suatu zat mungkin mengubah keadaan materinya, bahkan ketika suhunya tetap konstan; oleh karena itu, penguapan air saat mendidih berarti suhunya tetap sama dengan sistem perubahan tekanan dan volume; ini diplot dengan suhu (yang tetap konstan) sepanjang diagram.
Aplikasi studi proses isotermal
Ketika para ilmuwan mempelajari proses isotermal dalam sistem, mereka benar-benar melihat panas, energi, dan hubungan di antara mereka, serta energi mekanik yang diperlukan untuk mengubah atau mempertahankan suhu suatu sistem. Pemahaman ini membantu ahli biologi untuk mempelajari bagaimana makhluk hidup mengatur suhunya. Ini juga berlaku untuk teknik, ilmu luar angkasa, ilmu planet, geologi, dan banyak cabang ilmu lainnya. Siklus daya termodinamika, dan karenanya proses isotermal, adalah ide dasar di balik mesin kalor. Perangkat ini digunakan untuk menyalakan pembangkit tenaga listrik dan, sebagaimana disebutkan di atas, mobil, truk, pesawat, dan kendaraan lain; Selanjutnya, sistem ini juga ada di roket dan pesawat ruang angkasa.
Referensi
https://solar-energia.net/termodinamica/procesos-termodinamicos/proceso-isotermico
https://www.thermal-engineering.org/en/what-is-the-isothermal-process-definition/
Fisika Universitas , Sears dan Zemansk, Addison-Wesley 2019
