HUKUM TERMODINAMIKA II

Oleh : Kelompok 10 (@P18-ANANTIA, @P23-FIRSTA, @P24-VIVIANCHO)

ABSTRAK

Hukum termodinamika kedua menyatakan bahwa kondisi-kondisi alam selalu mengarah kepada ketidak aturan atau hilangnya informasi. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Entropi. Entropi adalah selang ketidakteraturan dalam suatu sistem. Entropi sistem meningkat ketika suatu keadaan yang teratur, tersusun dan terencana menjadi lebih tidak teratur, tersebar dan tidak terencana. semakin tidak teratur, semakin tinggi pula entropinya. Hukum entropi menyatakan bahwa seluruh alam semesta bergerak menuju keadaan yang semakin tidak teratur, tidak terencana, dan tidak terorganisir.

KATA KUNCI

Termodinamika, entropi, energi bebas, spontan.

I.       PENDAHULUAN

       Hukum termodinamika II ini disempurnakan pada tahun 1877 oleh Ludwig Boitzmann. Dalam versinya, entropi nampak sebagai fungsi peluang dari satu keadaan, semakin tinggi peluang suatu keadaan, semakin tinggi pula entropinya dalam versi ini, semua sistem cenderung menuju satu keadaan setimbang dengan demikian, ketika suatu benda panas ditempatkan berdampingan dengan sebuah benda dingin, energi akan mengalir dari yang panas ke yang dingin sampai mereka mencapai keadaan setimbang, yaitu memiliki suhu yang sama. Penyusunan hukum kedua ini tidak lepas dari usaha untuk mencari sifat atau besaran sistem yang merupakan fungsi keadaan.Ternyata orang yang menemukannya adalah Clausius dan besaran itu disebut entropi. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Hukum kedua ini dapat dirumuskan, Proses suatu sistem terisolasi yang disertai dengan penurunan entropi tidak mungkin terjadi. Dalam setiap proses yang terjadi pada sistem terisolasi, maka entropi system tersebut selalu naik atau tetap tidak berubah.

II.    PEMBAHASAN

      Hukum kedua termodinamika berpusat pada masalah entropi. Hukum kedua termodinamika bisa dinyatakan sebagai berikut: “Entropi dapat diciptakan tetapi tidak dapat dimusnahkan.” Berdasarkan postulat ini, entropi yang ada pada sebuah proses bisa tetap tidak berubah dan bisa pula naik, namun tidak mungkin berkurang.

“Proses suatu sistem terisolasi yang disertai dengan penurunan entropi tidak mungkin terjadi. Dalam setiap proses yang terjadi pada sistem terisolasi, maka entropi sistem tersebut selalu naik atau tetap tidak berubah.” Itulah rumusan hukum kedua dari pada Termodinamika ini.

       Entropi adalah tingkat keacakan energi. Jika satu ujung material panas, dan ujung satunya dingin, dikatakan tidak acak karena ada konsentrasi energi, dikatakan entropinya rendah. Setelah rata menjadi hangat, dikatakan entropinya naik. Salah satu aplikasinya yaitu kulkas. Kulkas harus mempunyai pembuang panas di belakangnya, yang suhunya lebih tinggi dari udara sekitar. Karena jika tidak, panas dari isi kulkas tidak bisa terbuang keluar. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya).  Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor. Mesin kalor adalah sebutan untuk alat yang berfungsi mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Dalam mesin mobil misalnya, energi panas hasil pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi gerak mobil. Tetapi,  dalam semua mesin kalor kita ketahui bahwa pengubahan energi panas ke energi mekanik selalu disertai pengeluaran gas buang, yang membawa sejumlah energi panas. Dengan demikian, hanya sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang diubah ke energi mekanik.

Proses Irreversible dan Spontan

       Suatu proses dikatakan spontan jika proses itu berlangsung tanpa ada intervensi dari luar. Misalnya air mengalir secara spontan dari tempat tinggi ketempat yang lebih rendah, sedangkan proses sebaliknya tidak akan pernah terjadi secara alamiah. Karena air tidak akan pernah bisa secara spontan dari tempat rendah ke tempat tinggi. Proses spontan adalah proses irreversible, maka perubahan fungsi keadaan sistem seperti tekanan, temperature, volume atau fungsi keadaan lin akan berbeda dari keadaan lingkungannya.

Hubungan Entropi Dengan Kebolehjadian Untuk Mencapai Kejadian Tertentu

       Kebolehjadian sistem untuk mencapai suatukeadaan tertentu, maka menurut Boltzmann dan Planck hubungan antara entropi dankeboleh jadian diberikan oleh ungkapan S = k ln W (k = tetapan Boltzmann) Entropi dapat dihubungkan dengan kekacauan atau ketidakteraturan sistem.keadaan sistem yang kacau ialah keadaan di mana partikel-partikel (molekul, atom atau ion) tersusun secara tidak teratur. Makin kacau susunan keadaan sistem, makinbesar kebolehjadian keadaan sistem dan makin besar entropi. Oleh karena itu zat padat kristal pada umumnya mempunyai entropi yang relatif rendah dibandingkan dengan cairan atau gas. Gas mempunyai entropi yang paling tinggi karena keadaan sistem paling tidak teratur.

Energi Bebas

Energi bebas adalah jumlah maksimum energi yang dibebaskan pada suatu proses yang terjadi pada suhu tetap dan tekanan bebas. Energi bebas di lambangkan dengan ∆G. Pada suhu dan tekanan tetap reaksi kimia akan berlangsung spontan menuju ke arah dengan perubahan energy bebas yang lebih rendah sampai akhirnya mencapai keadaan setimbang. Suatu proses yang berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap disertai dengan penurunan energi bebas Gibbs, (d G) T,p< 0 (hanya kerja volume) Suatu persamaan penting yang mengkaitkan H, S dan G dapat diturunkan sebagai berikut, G = H - T S.

III. KESIMPULAN

          Hukum kedua termodinamika berpusat pada masalah entropi. Entropi adalah tingkat keacakan energi. Hukum kedua ini dapat dirumuskan, Proses suatu sistem terisolasi yang disertai dengan penurunan entropi tidak mungkin terjadi. Dalam setiap proses yang terjadi pada sistem terisolasi, maka entropi system tersebut selalu naik atau tetap tidak berubah. Proses hukum kedua termodinamika terjadi secara irreversible dan spontan karena itu berlangsung tanpa ada intervensi dari luar. Penyusunan hukum kedua ini tidak lepas dari usaha untuk mencari sifat atau besaran sistem yang merupakan fungsi keadaan

DAFTAR PUSTAKA

Bejan, A., Tsatsaronis, G., & Moran, M. (1996).Thermal Design & Optimization. New York: John Wiley & Sons. Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2006). Thermodynamis: An Engineering Approach, 4th ed. New York: McGraw-Hill.

Ceylan, I. (2009). Energy Analysis of Pid Controlled Heat Pump Dryer. Engineering, 188-195.

Ceylan, I., Aktas, M., & Dog˘an, H. (2007).Energy and exergy analysis of timber dryer assisted heat pump.Applied Thermal Engineering, 216–222.

Dincer, I., & Sahin, A. Z. (2004).A New Model for Thermodynamic Analysis of a Drying Process. International Journal of Heat and Mass Transfer, 645–652.