JURNAL TERMODINAMIKA
JURNAL TERMODINAMIKA
Abstrak Abstrak
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menymenyatakan bahwaatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. Dalam membahas tentang dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. Dalam membahas tentang Hukum II Termodinamika, yang dibahas tentang proses reversibel dan proses irreversibel, Hukum II Termodinamika, yang dibahas tentang proses reversibel dan proses irreversibel, mesin kalor, siklus carnot, mesin pendingin, hukum II termodinamika, dan entropi.
mesin kalor, siklus carnot, mesin pendingin, hukum II termodinamika, dan entropi.
Kata Kunci Kata Kunci
Proses reversibel dan proses irreversibel, mesin kalor, siklus carnot, mesin Proses reversibel dan proses irreversibel, mesin kalor, siklus carnot, mesin pendingin, hukum II termodinamika, dan entropi.
pendingin, hukum II termodinamika, dan entropi. Pendahuluan
Pendahuluan 1.
1. Konsep dan Konsep dan DefenisiDefenisi
Hukum kedua termodinamika berkaitan dengan apakah proses-proses yang dianggap Hukum kedua termodinamika berkaitan dengan apakah proses-proses yang dianggap taat azas dengan hukum pertama, terjadi atau tidak terjadi di alam. Hukum kedua taat azas dengan hukum pertama, terjadi atau tidak terjadi di alam. Hukum kedua termodinamika merupakan suatu generalisasi dari pengalaman yang menunjukkan bahwa termodinamika merupakan suatu generalisasi dari pengalaman yang menunjukkan bahwa tidak ada satupun dari mesin kalor dan mesin pendingin mempunyai efisiensi 100% dan tidak ada satupun dari mesin kalor dan mesin pendingin mempunyai efisiensi 100% dan terdapat dua formulasi yang sangat berguna untuk memahami konversi energi panas menjadi terdapat dua formulasi yang sangat berguna untuk memahami konversi energi panas menjadi energi mekanik. Kedua formulasi ini merupakan formulasi yang dikemukakan oleh Kelvin ± energi mekanik. Kedua formulasi ini merupakan formulasi yang dikemukakan oleh Kelvin ± Planck dan Rudolf Clausius.
Planck dan Rudolf Clausius.
1. Perumusan Kelvin ± Planck 1. Perumusan Kelvin ± Planck
Kelvin ± Planck menyatakan hukum kedua termodinamika dengan ungkapan Kelvin ± Planck menyatakan hukum kedua termodinamika dengan ungkapan bahwa, ³Tidak mungkin untuk membuat pesawat yang bekerja dalam suatu siklus yang bahwa, ³Tidak mungkin untuk membuat pesawat yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir bersuhu tertentu semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir bersuhu tertentu seluruhnya menjadi energi mekanik (usaha)´. Perumusan Kelvin ± Planck menyatakan bahwa seluruhnya menjadi energi mekanik (usaha)´. Perumusan Kelvin ± Planck menyatakan bahwa kita tidak dapat menghasilkan kerja mekanis dengan menarik atau menyerap kalor dari kita tidak dapat menghasilkan kerja mekanis dengan menarik atau menyerap kalor dari reservoir panas tanpa mengembalikan suatu kalor pada reservoir dingin. Apabila hukum ini reservoir panas tanpa mengembalikan suatu kalor pada reservoir dingin. Apabila hukum ini
tidak benar, maka kita dapat menggerakkan atau mengambil panas dari lautan atau menjalankan pembangkit tenaga listrik dengan mengambil panas dari udara di sekelilingnya. 2. Perumusan Clausius
Clausius menyatakan hukum kedua termodinamika dengan ungkapan bahwa, ³Tidak mungkin membuat sebuah pesawat yang kerjanya hanya menyerap kalor dari reservoir bersuhu rendah dab memindahkan kalor ini ke reservoir bersuhu tinggi tanpa disertai dengan perubahan lain´. Pernyataan Clausius menunjukkan bahwa untuk memindahkan kalor dari reservoir dingin secara terus menerus ke reservoir panas maka diperlukan kerja oleh pengaruh luar (lingkungan). Telah kita ketahui bersama bahwa apabila dua benda yang memiliki perbedaan temperature kita sentuhkan satu sama lainnya, maka kalor akan mengalir dari benda yang temperaturnya lebih tinggi ke benda yang temperaturnya lebih rendah.
A. Proses Reversibel dan Proses Irreversibel 1. Proses Irreversibel (Proses Tak Terbalikkan)
Apabila kita menekan pengisap tersebut dengan sangat cepat sampai kembali lagi ke kesetimbangan dengan reservoir, selama proses ini gas bergolak dan tekanan serta temperaturnya tidak dapat didefinisikan secara tepat sehingga grafik proses ini tidak dapat digambarkan sebagai sebuah garis kontinu dalam diagram P-V karena tidak diketahui berapa nilai tekanan atau temperatur yang akan diasosiasikan dengan volume yang diberikan. Proses inilah yang dinamakan proses irreversibel.
2. Proses Reversibel (Proses Terbalikkan)
Proses reversibel adalah sebuah proses yang dengan suatu perubahan diferensial di dalam lingkungannya dapat dibuat menelusuri kembali lintasan proses tersebut
B. Siklus Carnot
Bila ditinjau siklus Carnot (Nicolas Leonardo Sadi Carnot, 1796±1832), yakni siklus hipotesis yang terdiri dari empat proses terbalikkan: pemuaian isotermal dengan penambahan kalor, pemuaian adiabatik, pemampatan isotermal dengan pelepasan kalor dan pemampatan
adiabatik; jika integral sebuah kuantitas mengitari setiap lintasan tertutup adalah nol, maka kuantitas tersebut yakni variabel keadaan, mempunyai sebuah nilai yang hanya merupakan ciri dari keadaan sistem tersebut, tak peduli bagaimana keadaan tersebut dicapai. Variabel keadaan dalam hal ini adalah entropi. Perubahan entropi hanya gayut keadaan awal dan keadaan akhir dan tak gayut proses yang menghubungkan keadaan awal dan keadaan akhir sistem tersebut. Dalam pandangan ilmu pengetahuan modern, visi alamiah Carnot sangat sederhana tetapi memiliki pengertian tentang kalor sebagai penyebab pembangkitan daya secara esensial adalah tepat.
C. Entropi
Hukum kedua termodinamika dalam konsep entropi mengatakan, "Sebuah proses alami yang bermula di dalam satu keadaan kesetimbangan dan berakhir di dalam satu keadaan kesetimbangan lain akan bergerak di dalam arah yang menyebabkan entropi dari sistem dan lingkungannya semakin besar".
Jika ditinjau perubahan entropi suatu gas ideal di dalam ekspansi isotermal, dimana banyaknya molekul dan temperatur tak berubah sedangkan volumenya semakin besar, maka kemungkinan sebuah molekul dapat ditemukan dalam suatu daerah bervolume V adalah sebanding dengan V; yakni semakin besar V maka semakin besar pula peluang untuk menemukan molekul tersebut di dalam V.
D. Mesin Kalor
Sebelum kita membahas tentang siklus Carnot dan Hukum Kedua Termodinamika maka terlebih dahulu membahas tentang mesin kalor. Bagi kita adalah mudah untuk menghasilkan energi termal dengan melakukan kerja. Contohnya adalah dengan menggosokkan telapak tangan dengan cepat maka tangan akan terasa panas. Namun untuk mendapatkan kerja dari energi termal lebih sulit, dan penemuan alat yang praktis untuk melakukan hal ini terjadi s ekitar tahun 1700 dengan pengembangan mesin uap ( mesin kalor). Ide-ide yang mendasari mesin kalor adalah bahwa energi mekanik dapat diperoleh dari energi
termal ketika kalor dibiarkan mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Dalam semua mesin kalor pengubahan energi panas ke energi mekanik selalu disertai dengan pengeluaran gas buang yang membawa sejumlah energi panas. Oleh karena itu, hanya
sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang dapat diubah menjadi energi mekanik
E. Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah mesin kalor yang prinsip kerjanya terbalik dengan mesin kalor. Mesin kalor mengambil kalor dari reservoir kalor bersuhu tinggi dan mengubahnya menjadi kerja mekanik serta membuang kelebihannya ke reservoir suhu rendah. Tetapi mesin pendingin mengambil panas dari reservoir suhu rendah kemudian kompresornya memberikan
input usaha mekanik dan kalor dibuang pada reservoir suhu tinggi
2. Apasajakah manfaat dari hukum II Termodinamika dalam kehidupan sehari-hari? Aplikasi hukum II Termodinamika dalam kehidupan sangatlah membantu aktivitas manusia.
a. Mesin Pendingin
Sebagai contoh dari mesin pendingin adalah lemari es (kulkas) dan pendingin ruangan atau AC. Dalam lemari es, bagian dalam peralatan bertindak sebagai reservoir dingin, sedangkan bagian luar yang lebih hangat bertindak sebagai reservoir panas (seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3). Kulkas mengambil kalor dari makanan yang tersimpan dalam kulkas dan mengalirkan kalor ke udara di sekitar kulkas. Untuk dapat mengalirkan kalor maka diperlukan energi listrik untuk melakukan usaha pada sistem sehingga kalor dapat mengalir dari reservoir dingin ke reservoir panas. Maka dari itulah pada saat kulkas bekerja permukaan-permukaan luar kebanyakan kulkas terasa hangat ketika kita sentuh (kulkas
menghangatkan udara di s ekitarnya). b. 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.
Contoh lain adalah dalam mesin pembangkit tenaga listrik; batu bara atau bahan bakar lain dibakar dan energi panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah wujud air ke uap. Uap ini diarahkan ke sudu-sudu sebuah turbin, membuat sudu-sudu ini berputar. Akhirnya energi mekanik putaran ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik.
Contoh lain yaitu mesin uap, mesin diesel dan bensin, mesin jet dan reactor atom.
c. Dalam bidang medis
Peranan hokum II termodinamika dapat juga kita jumpai dalam perlatan medis. Seperti halnya Termometer, t ensi, dan lain sebagainya.
