Pada siklus Carnot dan mesin Carnot, proses termodinamika yang terjadi selama proses tersebut mampu mengubah seluruh energi kalor menjadi usaha dan tidak ada energi yang hilang. Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa energi adalah kekal. Bagaimanapun ada banyak proses perubahan energi yang bisa khayalkan tetapi tidak tampak terjadi di alam. Contohnya :
- Kita memasukkan sebuah bola besi panas ke dalam bejana yang berisi air dingin. Kita tentunya telah memahami bahwa kalor akan berpindah dari bola besi ke air sehingga suhu keduanya sama atau dikatakan keduanya telah berada dalam kesetimbangan termal. Namun, jika Kita membalik proses ini dengan cara memasukkan bola besi dingin ke dalam air panas, mungkinkah suhu bola besi tersebut naik dan suhu air turun dan keduanya mencapai kesetimbangan termal yang sama, seperti pada keadaan sebelumnya
- air mengalir dari daerah pegunungan ke lautan, tidak pernah terjadi sebaliknya
- Buah jatuh dari pohon ke tanah, dan buah yang sudah di tanah tidak pernah terbang kembali lagi ke pohon.
- kalor mengalir dari tempat yang panas ke tempat yang dingin, tidak pernah sebaliknya secara spontan.iwa-peristiwa tersebut
Pada peristiwa-peristiwa di atas energi yang di katakan kekal, tetapi tidak akan pernah terjadi.
Hukum I Termodinamika (kekekalan energi) tidak akan dilanggar jika proses-proses di atas terjadi sebaliknya. Untuk menjelaskan tidak adanya kemungkinan proses bisa kembali, pada ilmuwan merumuskan konsep baru yang disebut hukum II Termodinamika. Hukum tersebut menyatakan bahwa proses yang terjadi di alam maupun yang tidak dapat terjadi di alam dan dalam berbagai cara keseluruhan yang sama.
Pernyataan Clausius.
Pernyataan yang disampaikan oleh Rudolf Julius Emanuel Clausius menyatakan bahwa tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, mengambil kalor dari reservoir bersuhu rendah dan memberikannya pada reservoir bersuhu tinggi tanpa memerlukan usaha luar.
Diagram skematik transfer energi
Pernyataan Kelvin-PlankKelvin-Plank menyatakan bahwa :
" tidak mungkin bagi sebuah panas yang bekerja secara siklis untuk tidak menghasilkan efek lain selain menyerap panas dari suatu tendon dan melakukan sejumlah usaha yang ekivalen"
Tidak mungkin
Diagram kalor sempurna secara hipotetik
Dalam menyatakan Hukum II Termodinamika ini, Clausius memperkenalkan besaran baru yang disebut entropi (S). Entropi adalah besaran yang menyatakan banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Ketika suatu sistem menyerap sejumlah kalor Q dari reservoir yang memiliki temperatur mutlak, entropi sistem tersebut akan meningkat dan entropi reservoirnya akan menurun sehingga perubahan entropi sistem dapat dinyatakan dengan persamaan :
ΔS = Q/T
Persamaan tersebut berlaku pada sistem yang mengalami siklus reversibel dan besarnya perubahan entropi (ΔS) hanya bergantung pada keadaan akhir dan keadaan awal sistem.
Contoh Soal
Gambar di atas menunjukkan bahwa 2.400 J kalor mengalir secara spontan dari reservoir panas bersuhu 600 K ke reservoir dingin bersuhu 300 K. Tentukanlah jumlah entropi dari sistem tersebut. Anggap tidak ada perubahan lain yang terjadi.
Jawaban :
Jawaban :
Diketahui : Q = 2.400 J, T1= 600 K, dan T2 = 300 K.
Perubahan entropi reservoir panas:
Perubahan entropi reservoir panas:
ΔS1 = (- Q1/T1) = (-2.400 J/600 K) = –4 J/K
Perubahan entropi reservoir dingin:
ΔS2 = (Q2/T2) = (2.400 J/300 K) = 8 J/K
Total perubahan entropi total adalah jumlah aljabar perubahan entropi setiap reservoir:
ΔSsistem = ΔS1 + ΔS2 = –4 J/K + 8 J/K = +4 J/K
ΔSsistem = ΔS1 + ΔS2 = –4 J/K + 8 J/K = +4 J/K
Sumber :
FISIKA untuk SMA/MA kelas XI, Goris Seran Daton, dkk, Penerbit Grasindo, 2007
http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/03/usaha-dan-proses-dalam-termodinamika-hukum-termodinamika-1-2-dan-3-rumus-contoh-soal-kunci-jawaban.html
