HUKUM II TERMODINAMIKA

Oleh: (@Kel-04, @K08-Ryan, @K10-DWI, @K12-ARIS)

Hukum II Termodinamika

Hukum termodinamika menggambarkan hubungan antara energi kalor, atau panas, dan bentuk lain dari energi, dan bagaimana energi mempengaruhi materi. Hukum Pertama Termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan; jumlah total energi di alam semesta tetap sama.

Hukum termodinamika menggambarkan hubungan antara energi kalor, atau panas, dan bentuk lain dari energi, dan bagaimana energi mempengaruhi materi. Hukum Pertama Termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan; jumlah total energi di alam semesta tetap sama.

Bunyi hukum II Termodinamika:

” Kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin; kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas tanpa dilakukan usaha”.

Penjelasan hukum II Termodinamika adalah sebagai berikut.

• Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, menerima kalor dari satu reservoir dan mengubah kalor seluruhnya menjadi usaha.
• Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus dengan mengambil kalor dari reservoir yang mempunyai suhu rendah dan memberikannya ke reservoir suhu tinggi tanpa usaha dari luar.
• Mesin yang bekerja di antara reservoir suhu T_t dan reservoir suhu T_t(T_t > T_r), memiliki efisiensi maksimum.

Entropi dan Hukum II Termodinamika

Pengertian Entropi

Entropi dapat diartikan sebagai ukuran ketidakteraturan. Dalam sistem tertutup peningkatan entropi diikuti oleh penurunan jumlah energi yang tersedia. Semakin tinggi entropi, semakin tinggi ketakteraturannya.

 Hukum pertama termodinamika, yang menyatakana bahwa energi semesta (sistem plus lingkungan) tetap, tidak memberikan petunjuk apapun tentang mengapa proses tertentu berlangsung spontan dalam arah tertentu, sedangkan proses sebaliknya tidak. Suatu proses dikatakan spontan bila proses itu terjadi tanpa campur tangan luar sistem. Daya pendorong untuk proses spontan dijelaskan dalam bentuk entropi (S). Entropi adalah fungsi termodinamik yang dapat dipandang sebagai ukuran kegalauan atau ketidakteraturan. 

Ketidakteraturan menguraikan jumlah susunan (posisi dan/atau tingkat energi) yang tersedia untuk sistem eksis dalam tatanan yang ada. Sifat kespontanan menuju ke arah tatanan yang mempunyai peluang paling tinggi.

Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa untuk setiap proses spontan selalu terdapat kenaikan dalam hal entropi semesta. Dengan menggunakan konsep entropi, hukum kedua termodinamika dikembangkan untuk meramalkan arah suatu proses yang berlangsung spontan. Namun demikian, hukum termodinamik tidak dapat meramalkan laju suatu proses spontan.

• Entropi pada Proses Temperatur Konstan
  Jika suatu sistem pada suhu mutlak T mengalami proses reversibel dengan menyerap sejumlah kalor Q maka kenaikan entropi ∆S dapat dituliskan:

∆S = S₂ – S₁ = Q/T

Keterangan:
∆S= perubahan entropi (J/K)
S₁ = entropi mula-mula (J/K)
S₂ = entropi akhir (J/K)

Contoh soal:

Seorang mahasiswa menambahkan panas ke dalam 0,250 kg es pada 0,0 °C sampai semuanya meleleh. Berapa perubahan entropi air? (c_es = 2100 J/kg.K dan L = 3,34 ´ 10⁵ J/kg)

Penyelesaian:

• Entropi pada Proses Temperatur Berubah
  Pada proses yang mengalami perubahan temperatur, entropi dituliskan sebagai berikut.
  

Keterangan:
∆S = perubahan entropi (J/K)
S₁= entropi mula-mula (J/K)
S₂ = entropi akhir (J/K)
c = kalor jenis (J/kg K)
m = massa (kg)
T₁= suhu mula-mula (K)
T₂ = suhu akhir (K)

Contoh Soal:

Sebatang aluminium dengan massa 4,00 kg dipanaskan dari suhu 717 °C sampai 962 °C. Jika kalor jenis aluminium sebesar 910 J/kg.K, hitunglah perubahan entropinya!

Penyelesaian:

ENERGI BEBAS GIBBS

       Energi bebas Gibbs didefinisikan sebagai perbedaan antara energi entalpi (H) denganenergi yang        tidak digunakan untuk kerja berupa entropi (S) pada temperatur absolut (T). G =H - TS.                      Entropi dihitung sebagai perubahan energi perderajat dengan satuan kal/K.mol atauJ/K.mol.                    Perubahan energi bebas Gibbs dapat dinyatakan dengan persamaan DG = DH -TDS.

     Perubahan energi bebas Gibbs (DG) merupakan salah satu besaran termodinamikayang dapat               digunakan untuk meramalkan arah reaksi kimia Energi bebas suatu sistem adalah selisih entalpi               dengan temperatur yang di kalikan dengan entropi.
                        G = H – TS

            Sehingga perubahan energi bebas pada suhu konstan adalah ;
                        ΔG = ΔH – TΔS

            Dan pada keadaan standar, energi bebas dapat di hitung dengan persamaan ;
                        ΔG⁰ = ΔH⁰ – TΔS⁰
     Energi bebas dalam keadaan standar telah di ukur untuk setiap senyawa dan telah di tabulasikan            secara global sehingga perubahan energi gibbs (ΔG) suatu reaksi anorganik, dapat di hitung dengan        rumus :           
                        ΔG⁰= Σ ΔG_f⁰_produk - Σ ΔG_f⁰_reaktan

            Dari persamaan tersebut dapat di ketahui hal-hal seperti berikut ;
                          ΔG  < 0, reaksi berjalan secara spontan ΔG  > 0,
                          reaksi berjalan tidak spontan ΔG = 0 ,
                                                    reaksi dalam keadaan setimbang 

Daftar Pustaka:

Suardika, Komang. 2011. “Hukum II Termodinamika”. https://id.scribd.com/doc/99064936/HUKUM-II-TERMODINAMIKA ( 8 oktober 2018)

Anonim. 2016. “Hukum termodinamika 1 dan 2 penjelasan rumus dan contoh pembahasan soal”https://www.pelajaran.id/2016/05/hukum-termodinamika-i-dan-iipenjelasan-rumus-dan-contoh-pembahasan-soal.html  ( 8 oktober 2018)

Alheda dan Keton. 2012.”entropi dan energi bebas” https://isepmalik.wordpress.com/2012/04/27/entropi-dan-energi-bebas/ (8 oktober 2018)

Lubis. 2017. “contoh soal entropi”.  http://davidfml.blogspot.com/2017/09/contoh-soal-entropi.html   ( 8 oktober 2018)

Rosyid, Abdur. 2014. “ hukum kedua termodinamika” https://mechanicals.wordpress.com/2014/04/19/hukum-kedua-termodinamika/   (8 oktober 2018)