Sistem Terbuka vs Sistem Tertutup

Termodinamika Atmosfer: Menyelami Fisika Pada Proses di Atmosfer

Daftar Isi

1. Hukum Tentang Gas

2. Persamaan Hidrostatik

3. Hukum Pertama Termodinamika - Panas dan Kerja Sistem

4. Proses Adiabatik

5. Uap Air dalam Udara

6. Stabilitas Statis

7. Hukum Kedua Termodinamika

Referensi:

Diterjemahkan dan dikembangkan dari: Atmospheric Thermodynamics, Jeremy A. Gibbs, https://gibbs.science/ teaching/efd/handouts /wallace_hobbs_ch3.pdf.

I. Hukum Tentang Gas

1.1 Sistem Terbuka versus Sistem Tertutup

Dalam termodinamika, perbedaan antara sistem terbuka dan tertutup terletak pada pertukaran materi dan energi dengan sekitarnya.

Sistem terbuka adalah sistem yang dapat melakukan pertukaran materi dan energi dengan lingkungannya. Ini berarti bahwa zat-zat (baik dalam bentuk massa atau energi) dapat masuk atau keluar dari sistem terbuka melalui batasnya. 

Dalam sistem terbuka, perubahan dalam jumlah massa atau energi sistem dapat terjadi sebagai hasil dari interaksi dengan lingkungan.

Sistem tertutup adalah sistem yang tidak melakukan pertukaran materi dengan lingkungannya, tetapi masih dapat bertukar energi dengan lingkungan. 

Dalam sistem tertutup, batas sistem memungkinkan transfer panas dan kerja untuk terjadi, tetapi tidak ada perpindahan massa yang terjadi melalui batas sistem.

Misalnya, sebuah termos yang tertutup rapat adalah contoh sistem tertutup di mana tidak ada zat yang masuk atau keluar, tetapi panas masih dapat ditransfer di antara termos dan lingkungannya.

Dalam atmosfer, sebuah balok udara merupakan sebuah sistem. Sebuah sistem disebut terbuka ketika ia melakukan pertukaran materi dan energi dengan sekitarnya.

Ilustrasi sistem terisolasi, sistem tertutup dan sistem terbuka dalam termodinamika

Di atmosfer, semua sistem cenderung terbuka. Sebuah sistem tertutup adalah sistem yang tidak melakukan pertukaran materi dengan sekitarnya. Dalam kasus ini, sistem selalu terdiri dari massa titik yang sama (massa titik merujuk pada objek yang sangat kecil, misalnya molekul). 

Tentu saja, persamaan matematika untuk sistem tertutup tidak sekompleks sistem terbuka yang sangat sulit untuk dipahami secara keseluruhan. 

Oleh karena itu, dalam termodinamika atmosfer, kita mengasumsikan bahwa sebagian besar sistem adalah sistem tertutup. Asumsi ini dapat dibenarkan ketika interaksi yang terkait dengan sistem terbuka dapat diabaikan. 

Hal ini dibatasi hanya dalam kasus-kasus tertentu, seperti:

1. Sistem cukup besar sehingga kita dapat mengabaikan percampuran dengan sekitarnya di batas-batasnya. Misalnya, awan kumulonimbus yang besar dapat dianggap sebagai sistem tertutup tetapi awan kumulus yang kecil mungkin tidak. 


2. Sistem merupakan bagian dari sistem homogen yang lebih besar. Dalam hal ini, pencampuran tidak secara signifikan mengubah komposisinya. Sebuah sistem disebut terisolasi ketika ia tidak melakukan pertukaran materi maupun energi dengan sekitarnya.

Kita akan membahas persamaan gas ideal dan aplikasinya pada udara kering, uap air, dan udara lembab. Selanjutnya hubungan meteorologi penting yang dikenal sebagai persamaan hidrostatik yang diturunkan dan diinterpretasikan. 

Berikutnya, hubungan antara kerja mekanik yang dilakukan oleh suatu sistem dan panas yang diterima oleh sistem tersebut, sebagaimana yang dinyatakan dalam hukum pertama termodinamika. 

Terdapat beberapa bagian yang membahas aplikasi konsep tersebut pada atmosfer. Akhirnya, hukum kedua termodinamika dan konsep entropi diperkenalkan dan digunakan untuk menurunkan beberapa hubungan penting dalam ilmu atmosfer.

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan dan digunakan untuk operasional blog ini.

Jika menurut anda artikel ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?