Jembatan Keledai Segi Delapan Ajaib GPHSUVFT – Besaran Fisis dan Potensial Termodinamika

Ahmaddahlan.NET – Pada dasarnya terdapat delapan besaran fisis dalam termodinamika yakni :

1. Energi bebas Gibbs (G)
2. Tekanan (p)
3. Entalpi (H)
4. Entropi (S)
5. Energi Dalam (U)
6. Volume (V)
7. Energi bebas Helmholtz (F)
8. Temperature (T)

A. Konsep Potensial Termodinamika

Untuk memudahkan mengingat delapan besaran ini dibuat jembatan keledai yakni :

Good Physicians Have Studied Under Very Fine Teacher

Kalimat tersebut singkatan dari GPHSUVFT yang diambil dari simbol besaran-besaran fisis dalam termodinamika. Secara harfiah artinya Fisikawan yang baik pernah belajar dibawah bimbingan Guru yang sangat bijaksana. Tidak maksud apa-apa dalam kalimat tersebut, tujuannya hanya untuk memudahkan mengingat besaran-besaran yang ada di dalam termodinamika.

Posisinya sama dengan Heboh Negara Arab Karena Xerangan Ranjau yang diambil digunakan untuk memudahkan mengetahui unsur-unsur yang ada di golongan Gas Mulia atau VIIIa.

Kembali ke jembatan keledai Good Physicians Have Studied Under Very Fine Teacher. Kalimat ini menyimbolkan segi delapan ajaib termodinamika yang ada pada gambar di bawah ini!

Sebagaimana yang telah dijelaskan pada hukum II termodinamika bahwa Potensial Termodinamika terbagi atas 4 yakni Perubahan Energi Bebas Gibbs (dG), perubahan entalpi (dH), perubahan energi dalam (dU) dan perubahan energi bebas Helmholtz (dF).

Hubungan ke empat potensial termodinamika tersebut akan lebih mudah dipahami dengan segi delapan diatas. Aturan mainnya sederhana yakni

Jika kita bergerak ke arah atas atau ke kanan maka akan diberi tanda positif. Misalnya dari T ke G, atau dari V ke U. Begitu pula sebaliknya jika bergerak ke kiri dan ke bawah maka diberi tanda negatif.

Sebagai contoh : Perubahan Energi Bebas Gibbs (dG) memiliki sudut terdekat tekanan p, sehingga dp diberi tanda postif, sedangkan temperature berada di bawahnya maka perubahan temperaturnya adalah dT. Dengan demikin dapat dituliskan persamaan awalnya adalah …

dG = … dp – … dT

Sekarang kita hanya harus tau besaran yang ada didepannya, cara termudahnya adalah menganalisis satuan dari besaran yang ada disisi kiri dan sisi kanan.

G adalah besaran energi sehingga satuannya dinyatakan dalam Joule atau Nm, dp yang bersatuan Nm^-2, harus dikalikan dengan sesuatu yang ada di segi depalan tersebut agar besaran sama, oleh karena itu dp dikalikan dengan Volume (m³) agar besaran sama.

Nm = m³ Nm^-2

maka dari sini kita akan temukan satu bagian V. dp.

Untuk unsur dT dalam satuan Kelvin (K) harus dikalikan dengan JK^-1 agar menghasilkan satuan Joule. JK^-1 tidak lain adalah satuan dari besaran entropi (S) sehingga persamaan dG adalah :

dG = V dp – s dT

Persamaan ini disebut sebagai konsep Potensial Termodinamis I.

Selanjutnya mari melangkah untuk Perubahan energi Entropi (dH). dengan cara yang sama kita akan menemukan persamaan awal

dH = … dP + … dS

Agar sisi kiri dan kanan setara maka dP dikalikan dengan suhu (T) dan dP dikalikan dengan V, sehingga persamaan ini ditulis dalam bentuk :

dH = V dp + T dS

Berdasarkan jembatan keledai ini maka didapatkan hubungan dari besaran konsep fisis termodinamis ini sebagai berikut :

1. dG = V dp – S dT
2. dH = V dp + T dS
3. dU = T dS – p dV
4. dF = – p dV – S dT

B. Definisi Potensial Termodinamis

Fungsi Gibbs – mari kita tinjau konsep termodinamis di persamaan pertama dG = V dp – S dT, kemudian untuk persamaan dH = V dp + T dS. Dari persamaan ini bisa kita subtitusian nilai V dp pada persamaan dG dengan

V dp = dH – T dS

sehingga dG bisa ditulis

dG = dH – T dS – S dT

dG = dH – (T dS + S dT)

unsur (T dS + S dT) ini tidak lain hasil dari turunan parsial dari d(TS), dengan demikian

G = H – TS

Persamaan ini tidak lain adalah fungsi GIBBS, yang pada beberapa buku di tulis A = U – TS, bergantung dari rujukan penulisan.

Entalpi – Untuk Entalpi, kita menggunakan konsep potensial termodinamis dH = V dP + T dS, dimana T dS bisa didapatkan dari dU = T dS – p dV, oleh karena itu

T dS = dU + p dV

sehingga

dH = V dp + dU + p dV

dH = dU + (V dp + p dV)

unsur (V dp + p dV) adalah turunan parsial dari d(pV) maka Entalpi H adalah

H = U + pV

Energi Dalam – Untuk energi dalam kita perhatikan persamaan dU = T dS – p dVm dimana T dS = dQ dan – p dV = dW maka Energi dalam adalah :

U = Q + W

Energi Bebas Helhomzt – perhatikan persamaan dF = – p dV – S dT, dimana dU = T dS – p dV, sehingga

– p dV = dU – T dS

sehingga

dF = dU – T dS – S dT

dF = U – ( T dS + S dT)

unsur ( T dS + S dT) tidak lain dalah turunan parsial dari d(TS) sehingga

F = U – TS