Sistem dan Lingkungan

Pengertian Sistem dan Lingkungan

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

2H2 + O2 → 2H2O

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 dan lingkungan

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 terbuka

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.

sistem terisolasi

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.