Usaha Sistem pada Lingkungannya

Dalam termodinamika, kumpulan benda-benda yang kita tinjau disebut sistem, sedangkan semua yang ada di sekitar sistem disebut lingkungan. Perhatikan suatu sistem berupa gas yang ada dalam suatu silinder yang dilengkapi tutup sebuah piston yang bebas bergerak. Usaha yang dilakukan oleh sistem sehubungan dengan perubahan volume gas dapat dirumuskan sebagai berikut . Piston yang mempunyai luas penampang A dan tekanan gas P menghasilkan gaya yang mendorong piston sebesar F = P A. Usaha yang dilakukan oleh gas adalah

                                                  dW = F dx = P A dx = P dV

Untuk proses dari V1 ke V2, kerja (usaha) yang dilakukan oleh

gas adalah

         W =                            ..................... (14.1)

Untuk menghitung integral ini kita perlu mengetahui bagaimana variasi tekanan selama proses

berlangsung. Secara umum, tekanan tidak konstan sehingga penyelesaian integral tidak terlalu

sederhana. Namun, jika kurva P terhadap V diketahui, kerja yang dilakuan leh gas sama

dengan luas area di bawah kurva pada diagram PV. Khusus untuk proses yang tekanannya

konstan, Persamaan (14.1) dapat ditulis menjadi :

                         W = P(V_{2 -} V₁)

                            = P (ΔV)         ...................... (14.2)

dengan:

W = usaha yang dilakukan oleh sistem (gas),

P = tekanan gas (konstan),

V2 = volume akhir.

V1 = volume awal.

Usaha yang dilakukan oleh gas (sistem) sering disebut usaha luar. Apabila diagram PV diketahui, usaha luar akan lebih sederhana ditentukan secara grafik yaitu dengan menentukan luas area di bawah kurva pada diagram tersebut. Dari Persamaan (14.1) dapat kita lihat bahwa untuk tekanan P yang positif, usaha W akan positif bila gas memuai (V2 > V1) atau arah lintasan proses ke kanan. Sebaliknya, usaha W akan negatif bila gas memampat (V2 < V1) atau arah lintasan proses ke arah kiri.