Termodinamika 2 : Siklus Energi dan Mesin Kalor

 Siklus Energi dan Mesin Kalor

Muhammad Reza Gunawan_41623010022_(@z-11Reza)

Abstrak

   Menurut Rudolf Clausius menyatakan sebuah rumusan Clausius mengenai hukum termodinamika 2, yaitu kalor akan mengalir secara spontan dari benda yang bersuhu tinggi ke bersuhu rendah. Lalu, tidak mengalir spontan ke arah sebaliknya Sedangkan untuk permasalahan entropi, hukum termodinamika 2 menjelaskan jika total entropi jagat raya tidak akan terjadi pada proses reversible (∆S = 0), namun akan bertambah pada proses irreversible (∆S >0).

Pendahuluan 

    Dalam Hukum Termodinamika II ini berkaitan dengan entropi dan memiliki kecenderungan  yang dari waktu ke waktu, perbedaan suhu, tekanan, dan menyeimbangkan potensi kimia dalam terisolasinya sistem fisik. Perlu diketahui ya Grameds, entropi adalah keseimbangan termodinamis, terutama mengenai perubahan energi yang hukumnya disebut dengan Hukum Termodinamika II. Dalam Hukum Termodinamika II ini menyatakan bahwa: “Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya.”

Rumusan Masalah

1. Bagaimana prinsip kerja mesin kalor?
2. Bagaimana hukum kedua termodinamika berkaitan dengan aliran kalor?
3. Apa itu siklus energi?

Pembahasan

    Mesin Kalor adalah mesin yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut siklus Carnot. Model dasar mesin ini dirancang oleh Nicolas Leonard Sadi Carnot, seorang insinyur Prancis pada tahun 1824. Sebuah mesin kalor bekerja dengan cara memindahkan energi dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin dan prosesnya, mengubah sebagian energi menjadi usaha mekanis. Pada diagram di bawah, yang diperoleh dari tulisan Sadi Carnot berjudul Pemikiran tentang Daya Penggerak dari Api (Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu), diilustrasikan ada dua benda A dan B, yang temperaturnya dijaga selalu tetap, dimana A memiliki temperatur lebih tinggi daripada B. Kita dapat memberikan atau melepaskan kalor pada atau dari kedua benda ini tanpa mengubah suhunya, dan bertindak sebagai dua reservoir kalor. Carnot menyebut benda A "tungku" dan benda B "kulkas". Carnot lalu menjelaskan bagaimana kita bisa memperoleh daya penggerak (usaha), dengan cara memindahkan sejumlah tertentu kalor dari reservoir A ke B 

    Hukum termodinamika kedua adalah hukum fisika yang menyatakan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju di bawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor.

    Siklus energi adalah rangkaian dari urutan pemindahan bentuk energi dari satu bentuk ke bentuk energi lainnya yang dimulai dengan sinar matahari, lalu berpindah ke produsen, berpindah lagi ke konsumen primer atau herbivora, berpindah lagi konsumber tingkat tinggi atau karnivora hingga sampai ke saproba. Aliran energi juga dapat didefinisikan sebagai perpindahan energi dari satu tingkatan trofik ke tingkatan-tingkatan berikutnya. Pada proses perpindahan energi tersebut, selalu terjadi pengurangan pada jumlah energi di setiap urutan pemindahannya melalui tingkat trofik makan memakan.Energi dapat berubah dari bentuk satu ke bentuk lainnya. Contohnya seperti energi kimia, energi listrik, energi mekanik dan energi panas. Perubahan bentuk energi menjadi bentuk satu ke bentuk lainnya, dinamakan sebagai transformasi energi. Pada dasarnya, aliran energi dimulai dari cahaya matahari yang kemudian diubah oleh produsen menjadi energi kimia dalam bentuk senyawa-senyawa organik. Perubahan energi menjadi senyawa organik tersebut, dimakan oleh konsumen hingga terjadi lagi perpindahan dan perubahan energi dari tumbuhan ke konsumen. Energi kimia yang telah berubah dalam bentuk bahan organik, kemudian dimanfaatkan oleh organisme untuk pertumbuhan serta perkembangan dari organisme tersebut. Pada ekosistem, aliran energi terjadi pada peristiwa rantai makanan, jaring-jaring makanan, piramida ekologi serta tingkat trofik. Agar lebih jelas, berikut adalah aliran energi yang terjadi pada peristiwa-peristiwa tersebut.

Kesimpulan

Daftar Pustaka

Suratno, Suratno. "Peningkatan Prestasi Belajar Menerapkan Konsep Termodinamika Dalam Mesin Kalor Pada Mata Pelajaran Fisika Dengan Pembelajaran Certainly Of Response Index (CRI) Siswa Kelas XI MAT-IA 2 SMA Negeri 1 Magetan." Jurnal Revolusi Pendidikan (JUREVDIK) 1.1 (2018): 9-14.

Ibrahim, Edelyn Elpetina, and Defry Agatha Ardianta. "Pengolahan Siklus Energi: Near Zero-Net Energy Apartment." Jurnal Sains dan Seni ITS 5.2 (2016).

MATA, T. D. M. K. P. (2018). Peningkatan Prestasi Belajar Menerapkan Konsep Termodinamika Dalam Mesin Kalor Pada Mata Pelajaran Fisika Dengan Pembelajaran Certainly Of Response Index (CRI) Siswa Kelas XI Mat-IA 2 SMA Negeri 1 Magetan. Jurnal Revolusi Pendidikan Vol, 1(2).