bab 6 hukum ii termodinamika

7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika

1/37

HUKUM II TERMODINAMIKA

Hukum II Termodinamika & Konsep Entropi

Hukum II Termodinamika merupakan pembatas keberlakuanHukum I Termodinamika tentang konversi antar bentuk-bentuk energi.

Pernyataan Hukum II Termodinamika dikaitkan dengan:aliran panas, beberapa dihubungkan dengan proses-

proses siklis, dan yang lainnya dikaitkan dengan entropi.

Aliran panas: Panas tidak dapat dengan sendirinya mengalir dari bagianbenda yang lebih dingin ke bagian benda yang lebih panas.

(teiner dan !lausius" Panas tidak dapat mengalir dari suatu benda dengantemperatur rendah ke benda lainnya dengan temperatur lebihtinggi, tanpa pemasokan se#umlah energi oleh sistemeksternal.

($oung dan $oung"


2/37


3/37

Proses siklis: %dalah tidak mungkin bagi suatu mesinbeker#a sendiri untuk memba&a panas se'arakontinyu dari bagian sistem yang satu ke bagian

sistem lainnya dengan temperatur lebih tinggi,tanpa adanya penambahan energi oleh sistemeksternal. (ie)er dan tuart, !lausius"

Tidak ada mesin panas aktual ataupun idealyang beroperasi berdasar suatu siklus tertutup,

dapat mengubah semua panas yang dipasok kemesin tersebut men#adi ker#a. (*aires"

Entropi: emua proses spontanadalah ireversibel dan disertai dengan

penurunan energi.(Hougen dan +atson"

udolph !lausius

Entropy(S" is a term 'oined byudolph !lausius in the th 'entury. = 0

T

QS rev


4/37


5/37

Entropi /ntropi tidak dapat dinyatakan se'ara #elas, dan tidak dapat

diukur se'ara kalorimetrik. /ntropi ditentukan dengan metoda-metoda perhitunganspesi)ik.

0ilai mutlak entropi tidak mungkin dapat ditentukan./ntropi dinyatakan dalam bentuk perubahannya (".

Clausius:

etika suatu sistem mengalami perubahan dengan 'arareversibel dari satu keadaan ke keadaan yang lain padasatu temperatur absolut (T" konstan, perubahan entropi(" dari sistem sama dengan panas (1" yang diserapsistem dibagi T.

Hougen, Watson dan Ragatz:/ntropi adalah si)at intrinsik (si)at milik" dari bahan.Peningkatan ke-tidaktersedia-an energi total dari sistem,se'ara kuantitati) diekspresikan oleh peningkatan entropisistem tersebut.


6/37

umusan dasar perubahan entropi:

dg T adalah temperatur sistem dalam dera#at mutlak(umusan di atas untuk menentukan perubahan entropipada proses reversibel"

/ntropi merupakan si)at keadaan (nilai perubahannya tidaktergantung pada posisi atau #alannya proses yang dialamisistem, hanya ditentukan oleh keadaan a&al dan akhir"

Hati-hati dalam menggunakan konsep )ungsi keadaan darientropi dikaitkan dengan ke-reversibel-an dan ke-

tidakreversibel-an proses pada proses adiabatik. eruba!an entropipada proses-proses ireversibel,dapat dilakukan dengan membuat dua"lebi! serilangka! #ikti#(ima#iner" reversibelyang menghubung-kan kondisi a$aldengan kondisi ak!irsistem dariproses ireversibel-nya. (konsep #ungsi keadaan"

=

2

1

21

T

QS rev


7/37

kematik perhitungan perubahan entropi pada proses-prosesireversibel:

%

a b

eruba!anireversibel

'angka! %,reversibel

'angka! ,reversibel

'angka! (,reversibel

)%-, ireversibel* )%-a, reversibel+ )a-b, reversibel+ )b-, reversibel


8/37

Entropy on the

Molecular Scale

The number o) mi'rostatesand, there)ore, the entroptends to inrease&ithinreases in:

Temperature. 2olume (gases".

The number o) indepen-dently moving mole'ules.


9/37

Entropy and Physical States

/ntropy in'reases &ith the

)reedom o) motion o)mole'ules. There)ore,

S(g" 3 S(l" 3 S(s"

li4uid

gas


10/37


11/37

5issolution o) a solid in

li4uid is a phenomena &ithinreasing in entrop.


12/37

)total* ))+ )'

total6 7, proses termodinamika berlangsung reversibel

total3 7, proses termodinamika berlangsung ireversibel

atau spontan

total8 7, proses dikatakan tidak dapat berlangsung

(tidak mungkin ada proses di alam semesta yang

berlangsung dengan diiringi dengan penurunan perubahanentropi total"

eruba!an Entropi pada .as Ideal 9atasan analisis: proses reversibel, /Pdan /diabaikan

roses Isobar:

ika 'Pkonstan:

= 2

1

21TdTcS P

=

1

2

21 ln

T

TcS P


13/37

roses Isovolum:

ika '2konstan:

roses Isot!ermal:/analisis pada sistem tertutup0

atau

roses 1diabatik:

Pada perubahan keadaan akibat proses adiabatik reversi-bel, entropi benda ker#a sebelum proses dan sesudahproses adalah sama. Proses adiabatik reversibel6 pro-

ses isentropik

= 2

1

21T

dTcS V

=

1

2

21 ln

T

TcS V

=

1

2

21 ln

V

VRS

=

1

221 ln

P

PRS

021 = S


14/37

eruba!an Entropi pada Reaksi Kimia eruba!an entropi padareaksi kimiadihitung dengan

ara ang analogdengan perhitungan peruba!an

entalpi pada reaksi kimia. Pada kondisi standar

5iperlukan nilai entropi absolutsetiap komponen yang terli-

bat pada reaksi kimia yang ditin#au. 2ilai entropi absolutsuatu komponen tidak perna! dapat ditentukan. 2ilai en-tropidari komponen berupa nilai relati# ter!adap kondisire#erensi tertentu

Hukum III Termodinamika menyatakan bah&a:entropi dari semua senya&a dalam kondisi kristal sempurna(untuk padatan" atau dalam kondisi 'airan sempurna ('ontohpada helium" adalah nol pada temperatur nol mutlak (7 "

= oreaktanoproduko reaktanprodukreaksi nn


15/37

9erdasar Hukum III Termodinamika, ;entropi absolutstandard, dihitung (yang biasanya dikaitkan padatemperatur re)erensi


16/37


17/37

Pada reaksi-reaksi aktual>nyata, sering reaksi kimia tidak hanyadilangsungkan pada suhu


18/37

5esin Carnot Ideal

@esin !arnot ideal merupakan salah satu pendekatan aplikasiHukum II Termodinamika

Istilah-istilah: !eat engines, !eat reservoirs, !eatsoure, !eat sink, t!ermal e##iien

@esin !arnot ideal adalah salah satu 'ontoh mesin panas,dimana )luida ker#a yang berupa gas idealmengalami empatlangkah perlakuan>prosesreversibel siklisdalam suatu

sistem tertutup. @esin !arnot merupakan mesin dengan e)isiensi paling tinggi.

Pemi'u kemun'ulan pernyataan Hukum II Termodinamika:untuk dua reservoir dengan temperatur tertentu, tidakada mesin ang dapat mempunai e#isiensi termal lebi!

tinggi dibanding mesin Carnot. A seri langkah reversibel mesin !arnot: kompresi adiabatik

(pemasukan ker#a" ekspansi isot!ermik (pemasukanpanas dari heat source" ekspansi adiabatik(pembangkitan ker#a" kompresi isotermik(pembuangan

panas ke heat sink"


19/37

6iagram -7 siklus Carnot ideal

b

8C

8H

d

a TC

TH

7

a b : kompresi adiabatik reversibelb ' : ekspansi isotermal reversibel' d : ekspansi adiabatik reversibeld a : kompresi isotermal reversibel(di dalam sistem tertutup"


20/37


21/37

umusan e)isiensi termal mesin !arnot ideal:

atau

atau

input

nett

Q

W=

H

nett

Q

W=

H

Ct

Q

Q=1

H

Ct

T

T= 1


22/37

Btto 'y'le (gasoline engine" is otherkind o) heat engine


23/37

E#isiensi Ekspansi dan Kompresi

/kspansi dan kompresi dapat berlangsung se'araisotermikatau adiabatik, dalam sistem tertutup(silinder berpiston" atau sistem terbuka(eCpanderatau turbin untuk kegiatan ekspansiD pompa dan

kompresor untuk kegiatan kompresi". /)isiensi ekspansi dan kompresi merupakan

konsekuensi dari Hukum II Termodinamika,menun#ukkan bah&a proses dilakukan se'araireversibel.

E#isiensiekspansi dan kompresi menyatakan!ubungan antaraker9a reversibel denganker9aireversibel.


24/37

Ekspansi adiabatik pada sistem terbuka:

atau

%, T%

Tu

rb

in

Hubungan nilai-nilai P, H dan pada ekspansi adiabatik

P3 P

bab 6 hukum ii termodinamika

Documents