Hukum Termodinamika II

Oleh : @N12-Alfina, @N17-Wida, @N18-Shabilla

ABSTRAK

Termodinamika adalah suatu cabang dari ilmu fisika yang mempelajari hubungan antara usaha (energi) dan panas (kalor). Sedangkan menurut bahasa, termodinamika adalah perubahan panas, berasal dari bahasa yunani, thermos panas dan dynamic perubahan. Termodinamika ditemukan seiringditemukannya mesin uap praktis pada dekade 1800­an oleh James Watt. Di dalam Hukum II Termodinamika, menjelaskan tentang entropi. Entropi merupakansuatu ukuran kalor atau energi yang tidak dapat diubah. Di dalam Hukum II Termodinamika,terdapat sistem yang disebut Mesin Carnot/Kalor dan Mesin Pendingin.

Kata Kunci: Termodinamika II, Entropi.

       I.            PENDAHULUAN

Hukum termodinamika II mengatakan, bahwa aliran kalor memiliki arah. Dengan kata lain, tidak semua proses di alam adalah reversibel (arahnya dapat dibalik). Hukum kedua termodinamika menyatakan  bahwa  kalor  mengalir  secara  spontan  dari  benda  bersuhu  tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak pernah mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya(Marthen  Kanginan, 2007:  246-250).

Hukum  kedua  termodinamika juga memberikan  batasan  dasar  pada  efisiensi  sebuah mesin atau pembangkit daya. Hukum ini juga memberikan batasan energi masukan minimum yang  dibutuhkan  untuk  menjalankan  sebuah  sistem  pendingin. Selain  itu,  hukum  kedua termodinamika  juga  dapat  dinyatakan  dalam  konsep  entropi  yaitu  sebuah  ukuran  kuantitatif derajat ketidakaturan sebuah sistem.

    II.            PEMBAHASAN

Bunyi Hukum II Termodinamika menyatakan bahwa :

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

Hukum II Termodinamika menjelaskan tiga rumusan mengenai perpindahan kalor, yaitu sebagai berikut: 

1. Kalor tidak mungkin berpindah dari sistem bersuhu rendah ke sistem bersuhu tinggi secara spontan. Menurut Asas Black, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Hal ini sesuai dengan rumusan Clausius bahwa tidaklah mungkin memindahkan kalor dari tandon yang bersuhu rendah ke tandon yang bersuhu lebih tinggi, tanpa dilakukan usaha.

2. Tidak ada mesin yang mengubah seluruh kalor yang masuk menjadi usaha.Menurut Kelvin Planck, tidak ada mesin yang bekerja dalam satu siklus dapat mengubah kalor menjadi usaha seluruhnya.

3. Jika suatu sistem mengalami perubahan secara spontan, maka perubahan akan berarah sedemikian rupa sehingga entropisistem akan bertambah, atau akan tetap nilainya.

1.      Mesin Kalor

Rangkaian dari beberapa proses termodinamika yang berawal dan berakhir pada keadaan yang sama disebut siklus.

Untuk sebuah siklus,  = 0 oleh karena itu  = 0. Sehingga:

Q = W

Q menyatakan selisih kalor yang masuk (Q₁) dan kalor yang keluar (Q₂) (Q = Q₁ - Q₂) dan W adalah kerja total dalam satu siklus.

2.      Siklus Carnot

Tahun 1824 Sadi Carnot menunjukkan bahwa mesin kalor terbalikkan adengan siklus antara dua reservoir panas adalah mesin yang paling efisien. Mesin kalor atau yang biasa disebut dengan mesin carnot adalah suatu alat yang menggunakan panas atau kalor (Q) untuk dapat melakukan kerja (W). Ada beberapa ciri khas yang menggambarkan mesin kalor, yaitu :

·         Kalor yang dikirimkan berasal dari tempat yang panas (reservoir panas) dengan temperatur tinggi lalu dikirimkan ke mesin.

·         Kalor yang dikirimkan ke dalam mesin sebagian besar melakukan kerja oleh zat yang bekerja dari mesin, yaitu material yang ada di dalam mesin melakukan kerja.

·         Kalor sisa dari input dibuang ke temperatur yang lebih rendah yang disebut reservoir dingin

3.      Entropi

Hukum II termodinamika dalam konsep entropi mengatakan :

"Sebuah proses alami yang bermula di dalam satu keadaan kesetimbangan dan berakhir di dalam satu keadaankesetimbangan lain akan bergerak di dalam arah yang menyebabkan entropi dari sistem danlingkungannya semakin besar".

Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Besarnya entropi suatu sistem yang mengalami proses reversibel sama dengan kalor yang diserap sistem dan lingkungannya (∆Q ) dibagi suhu mutlak sistem tersebut (T). Perubahan entropi diberi tanda ∆S. Dengan rumus, sebagai berikut:

∆S= ΔQ/T

Entropi (S) adalah energi persatuan temperatur. Jika sistem terisolasi sehingga entropi tidak mengalir ke sistem, maka sistem haruslah timbul. Oleh, karena adanya produksi entropi di bagian dalam. Jadi persamaan entropinya adalah, sebagai berikut:

Ps=S akhir- S awal

III. KESIMPULAN

Hukum II Termodinamika menyatakan bahwa total entropi sistem dan lingkungannya selalu bertambah untuk proses spontan. Efisiensi mesin Carnot merupakan efisiensi yang paling besar karena merupakan mesin ideal yang hanya ada di dalam teori. Artinya, tidak ada mesin yang mempunyai efisien melebihi efisiensi mesin kalor Carnot. Lalu jika sistem terisolasi maka entropi tidak mengalir ke sistem, maka timbulah produksi di bagian dalam.

DAFTAR PUSTAKA

Surawan, Tri. Siklus Carnot dan Hukum Termodinamika II di http://tri_surawan.staff.gunadarma.ac.id

Unknown. 2017. Hukum Termodinamika (0 1 2 3) & Persamaannyadi https://datenpdf.com

Ardiyanto, Rama. 2019. Hukum Termodinamika 1 Dan 2di https://rumus.co.id

Firdaus, Reza Ade. Pengertian Hukum II Termodinamika di https://www.academia.edu

Fadlilah, Muhammad. 2014. Makalah Entalpi, Hukum Termodinamika II, dan Entropi di https://www.academia.edu