Termodinamika II

Abstrak

Termodinamika kimia merupakan cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja dan bentuk lain dari energi. Melalui termodinamika diharapkan berbagai macam gejala alam yang teramati dapat dikembalikan sebagai akibat dari kaidah yang lebih mendasar. Dengan demikian akan diperoleh gambaran tentang adanya keteraturan global dalam sifat-sifat alam serta adanya keterkaitan antara berbagai sifat alam yang teramati. Konsep konsep dasar termodinamika adalah Karena objek dari termodinamika adalah alam, maka ada bagian dari alam yang pada saat tertentu menjadi perhatian dan menerapkan prinsip temodinamika yang disebut sistem termodinamika.

I. Pendahuluan

Hukum Termodinamika  I menyatakan  bahwa  energi tidak  dapat  diciptakandan dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Prinsip tersebut juga dikenal dengan istilahkonservasi energiyang berlaku untuk sistem tertutup dan terbuka.Secangkir kopi panas ditaruh dalam suatu ruangan, maka akandengan sendirinya kopi tersebut menjadi dingin.  Dalam  kasus  tersebutHukum  Termodinamika  Itelah  terpenuhi, karena energiyang dilepaskan kopi sebandingdengan energi yang diterima oleh lingkungan. Tetapi  jika  dibalik,secangkir  kopi  menjadi  panas  dalam  sebuah  ruangan  yang  dingin, tentuhal  tersebut  tidak  akanterjadi.Salah  satu  contoh  diatas menjelaskanbahwa  proses  berjalan dalam suatu arah tertentu,tidak sebaliknya.Suatu  proses  yang  telah  memenuhi Hukum  Termodinamika  I,  belum  tentu  dapat berlangsung.  Diperlukan  suatu  prinsip  selain Hukum  Termodinamika  Iuntuk  menyatakan bahwa  suatu  proses  dapat  berlangsung, yaitu  Hukum  Termodinamika  II.  Dengan  kata  lain,suatu  proses  dapat  berlangsung  jika  memenuhi Hukum  Termodinamika  Idan  Hukum Termodinamika II.Kegunaan Hukum Termodinamika  II tidak sebatas hanya  pada mengidentifikasi arah dari suatu proses, tetapi juga bisa untuk mengetahui kualitas energi (Hukum Termodinamika I  berhubungan  dengan  kuantitas  energi  dan  perubahan  bentukenergi);  menentukan  batas teoritis  unjuk  kerja  suatu  sistem;  dan  memperkirakan  kelangsungan  reaksi  kimia  (degree  of completion of chemical reaction). Sementara itu dalam bahasannya, Hukum Termodinamika II  membahas  tentang  proses  reversibel  dan  irreversibel,  mesin  kalor,  mesin  pendingin  dan pompa kalor, siklus carnot, serta entropi

II. Permasalahan

Bagaimana Bunyi Hukuma Termodinamika II ?

Bagaimana pengertian Entropi ?

III. Pembahasan

Hukum Termodinamika II

Perumusan Kelvin: Tidak ada suatu proses yang hasil akhirnya berupa pengambilan sejumlah kalor dari suatu reservoar kalor tunggal dan mengkonversi seluruh kalor menjadi usaha.

Perumusan Clausius: Tidak ada proses yang hasil akhirnya berupa pengambilan kalor dari reservoar kalor bersuhu rendah dan pembuangan kalor dalam jumlah yang sama kepada suatu reservoar yang bersuhu lebih tinggi.

Termodinamika selain mengenal energi internal U, juga mengenal fungsi yang dinamakan Fungsi Energi Bebas. Ada dua jenisnya, yang satu disebut Fungsi Energi Bebas Helmholt (Helmholtz Free Energy), yang satunya lagi dikenal dengan nama Fungsi Energi Bebas Gibbs (Gibbs Free Energy). Disebut energi bebas, yang nilainya berbeda dengan energi internal U, disebabkan karena tidak semua energi yang dikandung dalam U itu bebas untuk digunakan.

1.                  Energi Bebas Helmholtz

Energi bebas Helmholtz adalah potensial termodinamika yang mengukur kerja yang "bermanfaat" dari sistem termodinamika tertutup dengan suhu dan volume yang konstan. Perbedaan negatif energi Helmholtz sama dengan jumlah maksimal kerja yang dapat dilakukan suatu sistem dalam proses termodinamika dengan volume konstan.

Energi Helmholtz didefinisikan sebagai berikut:

F = U – TS

Keterangan :{\displaystyle A\equiv U-TS,}

F          : Energi bebas Helmholtz (SI: joule, CGS: erg),

U         : Energi internal sistem (SI: joule, CGS: erg),

T          : Suhu absolut (kelvin)

S          : Entropi sistem (SI: joule per kelvin, CGS: erg per kelvin).

2.                  Energi Bebas Gibbs

Energi bebas Gibbs dilambangkan dengan ΔG digunakan untuk memprediksi apakah suatu reaksi dapat berjalan atau tidak (spontan atau tidak).

ΔG° = ΔH° - TΔS°

ΔG°     = Perubahan energi bebas

ΔH°     = Perubahan entalpi

T          = Suhu (kelvin)

ΔS°      = Perubahan entropi

Proses spontan pada energi bebas didasarkan pada dua faktor :

-       ΔH yang Menurun

-       ΔS yang meningkat

Hukum Termodinamika II

Perumusan Kelvin: Tidak ada suatu proses yang hasil akhirnya berupa pengambilan sejumlah kalor dari suatu reservoar kalor tunggal dan mengkonversi seluruh kalor menjadi usaha.

Perumusan Clausius: Tidak ada proses yang hasil akhirnya berupa pengambilan kalor dari reservoar kalor bersuhu rendah dan pembuangan kalor dalam jumlah yang sama kepada suatu reservoar yang bersuhu lebih tinggi.

Termodinamika selain mengenal energi internal U, juga mengenal fungsi yang dinamakan Fungsi Energi Bebas. Ada dua jenisnya, yang satu disebut Fungsi Energi Bebas Helmholt (Helmholtz Free Energy), yang satunya lagi dikenal dengan nama Fungsi Energi Bebas Gibbs (Gibbs Free Energy). Disebut energi bebas, yang nilainya berbeda dengan energi internal U, disebabkan karena tidak semua energi yang dikandung dalam U itu bebas untuk digunakan.

3.                  Energi Bebas Helmholtz

Energi bebas Helmholtz adalah potensial termodinamika yang mengukur kerja yang "bermanfaat" dari sistem termodinamika tertutup dengan suhu dan volume yang konstan. Perbedaan negatif energi Helmholtz sama dengan jumlah maksimal kerja yang dapat dilakukan suatu sistem dalam proses termodinamika dengan volume konstan.

Energi Helmholtz didefinisikan sebagai berikut:

F = U – TS

Keterangan :{\displaystyle A\equiv U-TS,}

F          : Energi bebas Helmholtz (SI: joule, CGS: erg),

U         : Energi internal sistem (SI: joule, CGS: erg),

T          : Suhu absolut (kelvin)

S          : Entropi sistem (SI: joule per kelvin, CGS: erg per kelvin).

4.                  Energi Bebas Gibbs

Energi bebas Gibbs dilambangkan dengan ΔG digunakan untuk memprediksi apakah suatu reaksi dapat berjalan atau tidak (spontan atau tidak).

ΔG° = ΔH° - TΔS°

ΔG°     = Perubahan energi bebas

ΔH°     = Perubahan entalpi

T          = Suhu (kelvin)

ΔS°      = Perubahan entropi

Proses spontan pada energi bebas didasarkan pada dua faktor :

-       ΔH yang Menurun

-       ΔS yang meningkat

Entropi adalah salah satu besaran termodinamika yang mengukur energi dalam sistem  persatuan suhu yang tak bisa digunakan untuk melakukan usaha. Mungkin manifestasi yang paling umum dari entropi adalah (mengikuti hukum termodinamika), entropi dari sebuah sistem tertutup selalu naik dan pada kondisi transfer panas, energi panas  berpindah dari komponen yang bersuhu lebih tinggi ke kompon dan yang bersuhu lebih rendah. Pada suatu sistem yang panasnya berpindah, entropi hanya berjalan satu Arah (bukan proses reversibel / bolak-balik). Entitas yang diperlukan sistem untuk menentukan energi yang dapat digunakan untuk melakukan proses-proses termodinamika. Proses-proses ini hanya dapat dilakukan oleh energi yang telah diubah bentuknya, dan energi pengubahan diubah menjadi kerja / usaha, maka pengubahan tersebut membutuhkan efisiensi maksimum tertentu. Selamakerja / usaha tersebut, entropi akan terkumpul pada sistem, yang lalu terdominasi dalam bentuk  panas buangan. Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan ini tidak mungkin untuk membuat mesin kalor yang bekerja dalam siklus yang melepaskan energi panas yang diperoleh dari reservoir pada suhu tertentu sesuai dengan kebutuhan mekanik. Hukum kedua Termodinamika mengatakan  bahwaaliran kalor memiliki arah; dengan kata berbaring, tidak semua proses di alam semesta adalah reversibel (dapat dibalikkan Arahnya). Sebagai contoh jika beruang kutub tertidur di salju, maka salju di bawah tubuhnya akan mencair karena kalor dari tubuh  beruangtersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak bisa mengambil kalor dari Salju tersebut untuk dipanaskan. Dengan demikian, aliran energi memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studio tentang mesin kalor. Pada termodinamika klasik, konsep entropi didefinisikan pada hukum kedua termodinamika, yang menyatakan itulah entropi dari sistem yang perlu diperbaiki atau tetap konstan. Maka, entropi juga dapat menjadi ukuran yang sesuai dengan proses, apakah proses tersebut akan "terentropikan" atau akan berlanjut ke Arah tertentu . Entropi juga menunjukkan energi Panas selalu mengalir spontan dari daerah yang suhunya lebih tinggi ke daerahyang suhunya lebih rendah.

Sumber Referensi

Ummi, Shofia. 2016. Analisis Pengaruh Produksi Entropi Maksimum Terhadap Iklim Bumi danLingkungan :  https://www.researchgate.net/publication/314949185_REVIEW_ANALISIS_PENGARUH_PRODUKSI_ENTROPI_MAKSIMUM_TERHADAP_IKLIM_BUMI_DAN_LINGKUNGAN

Amelia, Ayu. 2018. Fenomenal Entropi Dilihat Dari Persepektif Sain dan Al Quran : https://www.researchgate.net/publication/328719901_FENOMENA_ENTROPI_DILIHAT_DARI_PERSPEKTIF_SAINS_DAN_AL-QUR'AN

Nadhilsyah, Farisio. 2014. Hukum Termodinamika II : https://docplayer.info/62227056-Makalah-fisika-ii-hukum-termodinamika-ii.html

Hidayat, Fitrian. 2013. Entropi : https://www.academia.edu/5994033/Entropi

Agusta. 2012. Termodinamika : https://id.scribd.com/doc/82428424/JURNAL-TERMODINAMIKA