> Usaha dan Proses Termodinamika

Sampai permulaan abad sembilan belas, kalor dianggap sebagai zat alir atau kalori yang terdapat pada setiap benda. Benda yang panas dianggap mempunyai kalori yang lebih banyak daripada benda yang bersuhu rendah. Benyamin Thomson, seorang Amerika yang kemudian berganti nama menjadi Count Rumford, merupakan orang pertama yang membuktikan bahwa kalor tidak mungkin merupakan zat.  

Ketika melakukan pemboran meriam, ia mengamati suatu fakta bahwa meskipun mata bor telah tumpul sehingga tidak dapat mengebor lagi, air yang digunakan untuk pendingin tetap mendidih. Ia menarik kesimpulan bahwa gesekan antara air dan bor dapat menimbulkan kalor atau panas. Artinya, panas atau kalor adalah bentuk energi, bukan zat alir seperti yang dipahami sebelumnya.  

Sekitar tahun 1850, James Prescout Joule melakukan percobaan untuk mengukur kesetaraan antara kalor dan energi mekanik. Berdasarkan percobaan tersebut diperoleh nilai antara kalori dan joule, yaitu 1 kalori setara dengan 4,18 joule atau 1 joule setara 0,24 kalori.  

Energi selalu berkaitan dengan usaha. Telah Anda ketahui bahwa usaha merupakan hasil perkalian gaya dengan perpindahan (W = F × s).  Oleh karena itu, usaha yang dilakukan gas adalah sebagai berikut. 

W = F × ^ s
Jika F = p × A, maka
W = p × A × ^ s

Keterangan:
W : usaha (J)
p : tekanan tetap (N/m2)
V1 : volume awal (m3)
V2 : volume akhir (m3)
Gas dalam ruang tertutup dapat mengalami beberapa proses yaitu proses
isobarik, proses isotermal, proses isokori, dan proses adiabatik.

1. Proses Isobarik 

Proses yang berlangsung pada tekanan tetap dinamakan proses isobarik. Bila volume gas bertambah, berarti gas melakukan usaha atau usaha gas positif (proses ekspansi). Jika volume gas berkurang, berarti pada gas dilakukan usaha atau usaha gas negatif (proses kompresi). 

Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses isobarik besarnya sebagai berikut W = p × ^ V atau W = p (V2 – V1) Usaha yang dilakukan gas terhadap lingkungannya atau kebalikannya sama dengan luas daerah bawah grafik tekanan terhadap volume (grafik p – V).  

2. Proses Isotermal 

Proses isotermal adalah proses yang dialami gas pada suhu tetap. Usaha yang dilakukan gas pada proses ini tidak dapat dihitung dengan persamaan W = p × ^ V . Hal ini dikarenakan tekanannya tidak konstan.  

3. Proses Isokorik 

Proses isokorik adalah proses yang dialami oleh gas di mana gas tidak mengalami perubahan volume atau volume tetap (^ V = 0 ). Oleh karena itu, usaha yang dilakukan gas pada proses isokorik adalah nol (W = p x 0 = 0).  

4. Proses Adiabatik 

Pada proses isobarik, isotermal, dan isokorik dipengaruhi oleh lingkungan yaitu menerima atau melepaskan kalor. Proses adiabatik merupakan proses yang tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem (gas) ke lingkungan (^ Q = 0). Hal ini dapat terjadi apabila terdapat sekat yang tidak menghantarkan kalor atau prosesnya berlangsung cepat. Pada proses adiabatik berlaku rumus Poison.