Jenis-jenis Proses Termodinamika (isotermal, isokhorik, isobarik, adiabatik)

Kita akan membahas pro ses-proses termodinamik yang sering terjadi pada keadaan praktis. Proses-proses ini dapat diringkas sebagai ‘tanpa perpindahan panas’ atau adiabatic, ‘volume kontan’ atau isokhorik, ‘tekanan konstan’ atau isobaric dan ‘suhu konstan’ atau isotermal. Untuk beberapa diantaranya kita menggunakan hukum Pertama termodinamika yang disederhanakan.

PROSES ADIABATIK
Sebuah proses adiabatic (adiabatic process) disefinisikan sebagai proses tanpa perpindahan yang masuk atau keluar sistem: Q = 0. Kita dapat mencegah panas mengalir, baik dengan membungkus sistem dengan bahan isolator termal, maupun dengan melakukan proses secara sangat cepat sehingga tidak ada cukup waktu untuk terjadinya alian panas. dari hukum pertama kita temukan bahwa untuk setiap proses adiabatic

U₂ – U₁ = ∆U = – W (proses adiabatik)                    (1)

Ketika sistem berekspansi secara adiabatic, W adalah positif (sistem melakukan kerja terhadap lingkungannya), maka ∆U adalah negatif dan energi dalam berkurang. Ketika sistem dikompresi secara adiabatic, W adalah negatif (usaha yang dilakukan terhadap sistem oleh lingkungan) dan U meningkat. Pada banyak (tetapi tidak seluruhnya) sistem kenaikan energi dalam terjadi bersamaan dengan kenaikan suhu.

penekanan kompresi pada mesin pembakaran dalam adalah sebuah pendekatan proses adiabatik. Suhu naik ketika campuran udara bensin dalam silinder dikompresi. Ekspansi bensin yang terbakar selama tekanan daya juga merupakan sebuah pendekatan proses ekspansi adiabatic dengan penurunan suhu.

PROSES ISOKHORIK
Sebuah proses isokhorik (isochoric process) adalah volume konstan. Ketika volume suatu sistem termodinamik konstan, sistem tidak melakukan usaha pada lingkungannya. Maka W = 0, dan

U₂ – U₁ = ∆U = Q (Proses isokhorik)                         (2)

Pada sebuah proses isokhorik, semua energy yang ditambahkan sebagai panas akan tinggal di dalam sistem sebagai kenaikan energy dalam. Pemanasan gas pada wadah volume konstan adalah sebuah contoh proses isikhorik. 

PROSES ISOBARIK
Sebuah proses isobaric (isobaric process) adalah proses tekanan konstan. Secara umum, tidak satupun dari ketiga kuantitas ∆U, Q, dan W adalah nol pada proses isobaric, tetapi menghitung W adalah sangat mudah. Dari persamaan

W = p(V₂ – V₁)   (proses isobarik)                              (3)

PROSES ISOTERMAL
Sebuah proses isothermal (isothermal process) adalah proses suhu konstan. Agar proses menjadi isothermal, setiap aliran panas yang masuk atau keluar sistem harus berlangsung dengan cukup lambat sehingga kesetimbangan termal terjaga. Secara umum, tidak satupun kuantitas ∆U, Q dan W adalah nol pada suatu proses isothermal.

Pada sejumlah kasus khusus, energi dalam sistem bergantum hanya pada suhu, tidak pada tekanan atau volume. Sistem yang paling dikenal  memiliki sifat khusus ini adalah gas ideal. Untuk sistem tersebut, jika suhu konstan, energy dalam juga konstan; ∆U = 0 dan Q = W. Sehingga, semua energy yang masuk ke sistem sebagai panas Q harus keluar sistem lagi sebagai kerja W yang dilakukan oleh sistem. Untuk sebagian besar sistem selain gas ideal, energy dalam bergantung pada tekanan maupun suhu, maka U dapat bervariasi bahkan ketika T konstan.

Grafik 1: Empat proses yang berlainan untuk sejumlah gas ideal yang tetap, semuanya berawal dari keadaan a.

Grafik 1 menunjukkan sebuah diagram pV untuk masing-masing keempat proses dengan jumlah gas ideal yang konstan. Lintasan yang dilewati pada proses adiabatic (a ke 1) disebut adiabat. Garis vertikal (volume konstan) adalah isokhor (isochor), garis horizontal (tekanan konstan) adalah isobar, dan grafik suhu konstan adalah isotherm (isotherm).