Proses termodinamik
Haba (Q) ialah tenaga yang bergerak dari satu objek ke objek yang lain kerana perbezaan suhu. Mengenai sistem dan persekitaran, haba ialah tenaga yang bergerak dari sistem ke persekitaran atau tenaga yang bergerak dari persekitaran ke sistem, disebabkan oleh perbezaan suhu. Jika suhu sistem lebih tinggi daripada suhu ambien, haba akan mengalir dari sistem ke persekitaran. Jika suhu ambien lebih tinggi daripada suhu sistem, maka haba mengalir dari persekitaran ke sistem.
Haba (Q) ialah tenaga yang bergerak disebabkan oleh perbezaan suhu, manakala kerja (W) berkaitan dengan pemindahan tenaga melalui kerja. Contohnya, jika sistem berfungsi pada persekitaran, maka tenaga bergerak dari sistem ke persekitaran. Sebaliknya, jika persekitaran berfungsi pada sistem, maka tenaga bergerak dari persekitaran ke sistem.
Tenaga dalaman dan hukum termodinamik pertama
Tenaga dalaman (U) sistem ialah jumlah semua tenaga kinetik molekul dalam sistem, ditambah jumlah semua tenaga keupayaan yang timbul daripada interaksi antara molekul dalam sistem. Jika haba mengalir dari persekitaran ke sistem (sistem menerima tenaga), tenaga dalam sistem meningkat. Sebaliknya, jika sistem berfungsi pada persekitaran (sistem membebaskan tenaga), tenaga dalam sistem berkurangan.
Berdasarkan pemuliharaan tenaga, perubahan tenaga dalaman dalam sistem = haba ditambah ke dalam sistem (sistem menerima tenaga) tolak kerja yang dilakukan oleh sistem (sistem membebaskan tenaga).
Δ U = perubahan tenaga dalaman, Q = Haba, W = Kerja
Tenaga dalaman ialah kuantiti mikroskopik sistem supaya nilainya tidak dapat diketahui. Manakala perubahan tenaga dalaman boleh diketahui melalui tenaga yang ditambah kepada sistem dan tenaga yang dibebaskan oleh sistem dalam bentuk haba dan kerja. Sebaliknya, kuantiti makroskopik seperti suhu (T), tekanan (p), isipadu (V) dan jisim (m) atau beberapa mol (n) diketahui.
Haba dan kerja hanya terlibat dalam proses pemindahan tenaga antara sistem dan persekitaran. Haba dan kerja bukanlah kuantiti yang menyatakan keadaan sistem.
Peraturan tandatangan untuk Haba (Q) dan Kerja (W)
Peraturan tanda untuk Haba dan Kerja diselaraskan kepada persamaan Hukum Termodinamik Pertama. Haba (Q) dalam persamaan di atas ialah haba yang ditambah kepada sistem (Q positif), manakala kerja (W) dalam persamaan di atas ialah kerja yang dilakukan oleh sistem (W positif). Jika haba meninggalkan sistem, maka Q adalah negatif. Jika kerja dilakukan pada sistem, maka W adalah negatif.
Contoh 1:
Jika haba 2000 Joule ditambah ke dalam sistem, manakala sistem berfungsi 1000 Joule. Berapakah perubahan tenaga dalaman sistem?
Penyelesaian
Δ U = Q – W = 2000 – 1000= 1000 Joule.
Sistem ini menyerap 2000 Joule haba (sistem menerima tenaga), sistem ini juga menghantar 1000 Joule kerja (tenaga pembebasan sistem). Perubahan tenaga sistem = 1000 Joule.
Contoh 2:
Haba 2000 Joule meninggalkan sistem. Sistem melakukan kerja 1000 Joule. Kira perubahan tenaga dalaman sistem.
Penyelesaian
Jika sistem membebaskan haba, maka Q adalah negatif.
Δ U = Q – W = -2000 – 1000= -3000 Joule.
Sistem ini membebaskan haba sebanyak 2000 Joule. Sistem ini juga melakukan kerja 1000 Joule (tenaga pembebasan sistem). Oleh itu, tenaga dalaman sistem dikurangkan sebanyak 3000 J.
Contoh 3:
Haba 2000 Joule ditambah ke dalam sistem, dan 1000 Joule kerja dilakukan pada sistem. Kirakan perubahan tenaga dalaman sistem.
Penyelesaian
Kerja telah dilakukan pada sistem, jadi W adalah negatif.
Δ U = Q – W = 2000 – (-1000) = 3000 Joule.
Tenaga dalaman sistem meningkat sebanyak 3000 Joule.
