Berikut merupakan contoh sistem terbuka yang benar adalah

KOMPAS.COM/Shutterstock

Ilustrasi Sistem Termodinamika : Sistem Terbuka, Tertutup dan Terisolasi

KOMPAS.com - Kamu pasti sudah sering mendengar sistem dan lingkungan, tapi apakah sebenarnya sistem dan lingkungan tersebut? Sebelumnya, mari kita pelajari dulu apa itu termodinamika.

Dikutip dari Fisika untuk Sains dan Teknik (1998) karya Paul Tipler, termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang suhu, panas, dan pertukaran energi

Termodinamika mempelajari tentang perubahan energi dari suatu reaksi panas yang berkaitan dengan usaha dan panas yang diperlukan untuk melakukan suatu reaksi dan perubahan panas serta usaha tersebut selama reaksi berlangsung hingga berakhir.

Sistem dan Lingkungan

Dalam ilmu termodinamika, sistem dan lingkungan adalah salah satu hal yang harus dipahami. Sistem adalah tempat berlangsungnya reaksi termodinamika, sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem.

Baca juga: Temperatur Meningkat, Spesies Laut “Kabur” ke Wilayah Kutub

Misalkan kamu sedang memanaskan makanan dalam microwave. Makanan, panas, dan segala sesuatu yang ada dalam microwave adalah sistem yaitu tempat berlangsungnya reaksi termokimia.

Adapun meja tempat microwave diletakan, dapur, bahkan dirimu sendiri adalah lingkungan luar sistem tersebut.

Lihat Foto

DOK. AUSTRALIA TOURISM

Menikmati dongeng sambil bersantai hangat di tepi api unggun

Dilansir dari Fisika edisi ke-5 jilid 1 (2001) karya Douglas C. Giancoli, dalam ilmu termokimia, sistem dan lingkungan dibedakan menurut interaksi antara sistem dan lingkungan tersebut, yaitu: 

Sistem terisolasi yaitu sistem yang sangat tertutup rapat dan terpisah dari lingkungannya. Sistem terisolasi tidak memungkinkan adanya pertukaran materi ataupun kalor dari sistem ke lingkungan ataupun sebaliknya, dari lingkungan ke sistem.

Salah satu contoh sistem terisolasi adalah termos air panas. Termos air yang tertutup tidak memungkinkan air dan kalor keluar, sehingga air akan tetap panas.

Baca juga: Kalor: Pengertian, Pengaruh, dan Rumusnya

Sistem tertutup adalah sistem yang tidak memungkinkan pertukaran materi, namun memungkinkan pertukaran panas atau kalor dengan lingkungannya.

Salah satu contohnya adalah jika kamu mengisi botol minum dengan air hangat. Awalnya air tersebut terasa hangat, setelah beberapa jam botol terebut tidak terasa hangat lagi dan airnya berubah menjadi dingin. Inilah yang dikatakan dengan pertukaran kalor.

Kalor atau panas dari air di dalam botol mengalir keluar, berpindah ke lingkungan sekitarnya dan perlahan-lahan kembali pada suhu normal lingkungannya.

Sistem terbuka adalah sistem yang memungkinkan adanya pertukaran materi dan juga panas antara sistem dan lingkungan. Salah satu contohnya adalah api unggun.

Baca juga: DKI Berencana Olah Sampah dengan Teknologi Termal di Setiap Kecamatan

Kamu dan teman-temanmu berkemah, saat malam karena merasa dingin, kalian membuat api unggun. Setelah api unggun menyala, badan kalian bisa merasakan kehangatannya. Inilah yang disebut dengan perpindahan kalor dari api ke badan kalian.

Namun, jangan duduk terlalu dekat dengan api atau kamu akan terkena percikannya yang panas.

Hal inilah yang disebut pertukaran materi, api dari sistem dapat berpindah keluar lingkungannya dan menyebabkan sekitarnya terbakar juga.

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

Kompas.com/SILMI NURUL UTAMI

Sistem termodinamika terbuka, tertutup, dan terisolasi

Sistem adalah bagian dari alam semesta yang diamati. Contohnya adalah pada reaksi berikut, yang berlaku sebagai sistem terdiri dari molekul-molekul yang bereaksi.

Lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di sekitar alam semesta yang diamati. Contohnya adalah ketika reaksi di atas berlangsung dalam fase gas, yang berperan sebagai lingkungan adalah dinding yang mengelilinginya. Jadi, alam semesta merupakan gabungan dari sistem dan lingkungan.

Jenis-Jenis Sistem

Hubungan sistem dan lingkungan dibagi menjadi tiga jenis yaitu sistem terbuka, sistem tertutup dan sistem terisolasi.

Sistem terbuka

Sistem terbuka adalah sistem yang memungkinkan adanya pertukaran energi dan materi dengan lingkungannya. Misalnya adalah saat merebus air dalam panci terbuka. Energi (berupa kalor) dan materi dapat ditransfer ke lingkungan melalui uap air yang dihasilkan. Panci adalah sistem terbuka karena memungkinkan untuk transfer materi dan untuk transfer energi.

Sistem tertutup

Sistem tertutup adalah sistem yang memungkinkan adanya pertukaran energi dengan lingkungannya, namun tidak terjadi pertukaran materi. Dengan meletakkan tutup pada panci, materi tidak bisa lagi tertransfer karena tutup panci mencegah adanya materi yang memasuki panci atau meninggalkan panci. Namun, panci tersebut masih memungkinkan untuk terjadi transfer energi. Walaupun panci sudah tertutup, energi panas masih bisa ditransfer dari dalam keluar panci, atau sebaliknya.

Sistem terisolasi

Sistem terisolasi adalah sistem yang tidak memungkinkan adanya pertukaran materi maupun energi. Contoh sederhana adalah termos. Air dalam termos melindungi air panas atau dingin yang ada di dalamnya, sehingga tidak mungkin terjadi adanya transfer materi atau energi dari dalam ke luar termos atau sebaliknya.

Namun demikian, pada kenyataannya tidak ada sitem yang benar-benar terisolasi. Serapat apapun pembatas antara sistem dan lingkungan, pasti masih memungkinkan untuk terjadi transfer energi.

Penerapan Sistem dan Lingkungan

Berdasarkan sistem dan lingkungan, para ilmuwan mengajukan beberapa ketentuan yang dikenal sebagai hukum termodinamika. Hukum pertama dan kedua termodinamika secara singkat adalah:

1. Energi dalam suatu sistem yang terisolasi bernilai konstan.
2. Entropi sistem terisolasi cenderung meningkat.

Hukum pertama didasarkan pada definisi sistem terisolasi. Energi dalam adalah jumlah kalor dan usaha sistem. Kalor dan usaha adalah bentuk energi. Sistem terisolasi adalah sistem yang tidak memungkinkan perpindahan energi. Jadi, masuk akal untuk mengatakan bahwa energi dalam suatu sistem terisolasi tetap konstan karena tidak berubah sama sekali.

Hukum kedua termodinamika, peningkatan entropi dari suatu sistem terisolasi. Entropi adalah ketidakteraturan dalam sistem. Misalnya, padatan tidak memiliki ketidakteraturan karena atom tersusun secara teratur menjadi sebuah kubus dan tidak bisa bergerak, sedangkan gas memiliki ketidakteraturan yang sangat tinggi karena atomnya bebas bergerak ke segala ruang. Dengan demikian, hukum ini menyatakan bahwa entropi dari suatu sistem terisolasi cenderung meningkat.

Termokimia pada hakekatnya menjadi bagian dari ilmu termodinamika yang bahasannya mencakup perubahan energi yang menyertai arti reaksi kimia. Partikel-partikel yang menyusun zat pada sistem termokimia ini juga sejatinya bergerak dengan konstan, sehingga zat tersebut memiliki energi kinetik.

Energi kinetik rata-rata dari suatu objek berbanding lurus dengan temperatur absolutnya. Hal ini berarti apabila suatu objek dalam keadaan yang panas, maka atom-atom penyusun objek akan bergerak lebih cepat, sehingga energi inetik objek tersebut besar.

Termokimia

Termokimia adalah penerapan hukum pertama dari termodinamika yang berhubungan secara langsung dengan penerapan ilmu kimia. Termokimia membahas mengenai kalor yang menyertai ciri-ciri reaksi kimia. Termokimia didefinisikan sebagai bagaian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan reaksi kimia dengan fokus pada pengamatan panas saja.

Bentuk Sistem Termokimia

Sistem termokimia berdasarkan interaksinya dengan lingkungan terbagi menjadi 3 macam, antara lain sebagai berikut;

Sistem terbuka merupakan sistem yang memungkinkan terjadinya proses perpindahan energi dan materi antara lingkungan dengan sistemasisasi yang ada. Pertukaran materi ini terjadi yaitu antara reaksi yang dapat meninggalkan wadah reaksi.

Contoh Sistem Terbuka pada Termokimia

Contoh dari sistem terbuka yaitu ketika merebus air menggunakan panci tanpa tutup atau keadaan terbuka. Dalam kondisi tersebut, energi dan zat sangat mudah untuk berpindah ke lingkungan.

Seperti halnya dalam hal ini adanya energi panas  yang dapat mengalir ke lingkungan serta jenis zat kimia yang berwujud uap air, energi panas tersebut tentusaja akan berpindah dari sistem yang ada di dalam panci ke lingkungan.

Sistem tertutup adalah hubungan antara sistem dan lingkungan yang memungkinkan terjadi suatu proses perpindahan energi, namun tidak dengan adanya pertukaran materi yang ada. Kondisi ini tentusaja berkebalikan dengan sistem terbuka.

Contoh Sistem Tertutup pada Termokimia

Contoh soal termokimia dari sistem tertutup terjadi ketika merebus air menggunakan panci dengan kondisi tertutup. Pada kondisi itu, panas memmungkinkan dapat bertukar dari sistem didalam panci ke lingkungan. Akan tetapi, materi atau zat yang berasal dari sistem tidak dapat keluar, sehingga sistem ini dinamakan dengan sistem tertutup.

Sistem ini sendiri merupakan sistem yang tidak memungkinkan terjadinya perpindahan pada energi serta materi antara sistem dengan lingkungannya.

Contoh Sistem Terisolasi pada Termokimia

Contoh dari sistem terisolasi yaitu pada termos yang biasa digunakan untuk menyimpan air panas. Materi yang ada di dalam termos tidak dapat pindah ke lingkungan, hal ini juga berlaku pada energi atau kalor sistem yang terisolasi atau tidak memungkinkan untuk pindah ke lingkungan.

Dari penjelasan yang dikemukakan terkait dengan sistem termokimia tidak terlepas daripada energi. Dimana energi adalah potensi yang dapat digunakan utnuk melakukan pekerjaan seperti menggerakkan benda, menghasilkan listrik, menaikkan suhu atau panas yang ada pada suatu sistem, mengangkat benda, dan kegiatan lainnya. Energi menjadi salah satu kekuatan yang dapat mendorong terjadinya perubahan pada sistem.

Perubahan yang terjadi adalah akibat dari keterlibatan energi, sebab energi ini dapat berbentuk cahaya, panas, listrik, dan lain sebagainya. Energi adalah sesuatu yang tidak dapat dimusnahkan dan tidak juga diciptakan. Energi hanya dapat berpindah menjadi bentuk lain, prinsip ini disebut dengan dasar konservasi energi.

Dalam ilmu kimia, energi akan selalu terlibat dengan reaksi kimia yang menyebabkan suatu zat atau reaktan saling berinteraksi atau bereaksi dengan rektan lainnya. Maka dari itu, dibutuhkan suatu energi minimun yang umumnya disebut dengan energi aktivasi.

Energi aktivasi merupakan energi minimun yang harus dicapai suatu zat sehingga menghasilkan reaksi dan perubahan yang berlangsung secara kimia. Selain itu, energi juga mampu diproduksi dari suatu reaksi kimia. Ketika suatu reaksi menghasilkan kalor pada jumlah tertentu, maka panas tersebut disebut dengan jenis energi yang dihasilkan pada reaksi.

Nah, itulah tadi artikel yang bisa kami uraikan pada segenap pembaca berkenaan dengan macam-macam sistem termokimia dan contohnya. Semoga memberikan pemahaman bagi segenap pembaca yang sedang membutukan materinya.

Lihat Foto

KOMPAS.COM/Shutterstock

Ilustrasi Sistem Termodinamika : Sistem Terbuka, Tertutup dan Terisolasi

Video yang berhubungan