Sistem dan fungsi keadaan

Dalam termodinamika banyak menggunakan istilah-istilah yang telah didefinisikan secara seksama dan telah dikukuhkan oleh masyarakat ilmiah seperti sistem, lingkungan, fungsi keadaan, dan beberapa istilah mikroskopis lainnya, beberapa istilah boleh jadi mempunyai makna yang berbeda dengan kehidupan sehari-hari. Oleh sebab itu, untuk menghindari miskonsepsi, pada bagian ini akan diuraikan secara ringkas bahasa yang ditetapkan dalam termodinamik.

Sistem adalah bagian dari alam semesta, baik nyata ataupun konseptual yang dibatasi oleh batasan-batasan fisik tertentu atau konsepsi matematis dan merupakan fokus yang dipelajari dari suatu objek.

Sistem yang dibatasi secara fisik, misalnya larutan CuSO₄ yang mengisi seluruh volume labu takar. Larutan CuSO₄ yang dipandang sebagai sistem dan labu takar merupakan batas-batas sistem  secarav fisik. Sistem yang dibatasi secara konseptual misalnya asap yang menghuni sejumlah kecil ruangan didalam ruangan yang besar, asap tersebut dapat juga dianggap sebagai sistem. Batas pada kasus ini adalah batas konseptual. Material lain dalam alam semesta yang tidak termasuk sistem dinamakan lingkungan. Dengan kata lain, lingkungan adalah bagian dari semesta alam selain sistem.

Berdasarkan fleksibilitas batas antara sistem dan lingkungan, terdapat tuga jenis yaitu sistem tersekat, sitem tertutup, dan sistem terbuka. Sistem tersekat atau disebut juga sistem terisolasi adalah suatu sistem yang tidak mengalami pertukaran baik materi maupun kalor dengan lingkungan sekitarnya. Apabila hanya kalor yang dapat menembus batas-batas sistem maka sistem semacam ini dinamakan sistem tertutup. Sistem terbuka adalah sistem yang mengalami pertukaran baik energi maupun kalor dengan lingkungannya.

 Untuk memehami jenis-jenis sistem, andaikan larutan NaOH dimasukan kedalam tabung kemudian ditutup rapat  sehingga tidak ada materi lain yang dapat masuk atau keluar tabung. Jika larutan NaOH dikukuhkan sebagai sistem ini dinamakan sistem tertutup. Tetapi, jikalarutan NaOH saja yang dikukuhkan sebagai sistem, maka sistem tersebut dinamakan sistem terbuka. Mengapa demikian? Walaupun tabung tertutup rapat dan tidak memungkan materi lain masuk atau keluar tabung, tetapi karena didalam tabung terdapat bukan hanya NaOH melainkan juga pelarut (air). Maka pertukaran materi  antara NaOH (sebagai sistem) dan pelaru (sebagai lingkungan) tidak dapat terhindarkan.

Contoh dari sistem tersekat, misalnya suatu bejana disolasi sedemikian rupa sehingga materi maupun kalor tidak dapat masuk ataupun keluar tabung, kemudian kedalam tabung itu dimasukan gas oksigen samapai memenuhi seluruh volume tabung tersebut. Jika tidak ada materi lain dalam tabung selain gas oksigen; dan gas oksigen dikukuhkan sebagai sistem maka sistem ini dinamakan sistem tersekat. Misalnya air dalam termos.

 Bagaimana cara untuk mereaksikan zat yang terdapat dalam sistem tersekat? Didalam sistem tersekat , yang tidak diperbolehkan keluar atau masuk ke dalam sistem  adalah energi dalam bentuk kalor. Jika energi selain kalor dimasukan ke dalam sistem maka sistem tersebut tetap dinyatakan sebagai sistem tersekat. misalnya untuk mereaksikan gas hidrogen dan oksigen menjadi air perlu energi listrik, maka kedalam sistem tersekat dapat dimasukan bunga api listrik dari piezoelectric. Energi listrik yang dialirkan kedalam sistem membentuk loncotan api listrik, berperan sebagai pemicu reaksi.

Termodinamikaberhubungan dengan sifat-sifat mikroskopis sistem dan cara sifat-sifat sistem itu berubah. Sifat sistem seperti ini ada dua jenis yaitu sifat intensif dan sifat ekstensif.

Sifat intensif adalah sifat yang tidak bergantung pada kuantitas sistem. Contohnya suhu, massa jenis, dan kapasitas kalor. Untuk dapat lebih jelas anda dapat memperhatikan pendidihan air. Satu gelas air atau satu ember air jika dipanaskan pada 1 atm akan mendidih pada suhu 100 ⁰C. Karena itu suhu merupan salah satu sifat intensif.

Sifat ekstensif adalah sifatyang bergantung pada kuantitas, contohnya volume, tekanan, energi dan sejenisnya. Energi berbanding langsung dengan jumlah zat yang terlibat dalam reaksi, misalnya penguraian 1 mol air menjadi unsur-unsurnya diperlukan energi sebesar 286 kJ. Pada kondisi yang sama, penguraian 2 mol air diperlukan energi sebesar 2 kali lipat dari penguraian 1 molair yaitu sebesar 572 kJ.