thermo dinamika-a (mar'11)

THERMO DINAMIKA DEFINISI DASAR DALAM THERMO DINAMIKA THERMODINAMIKA ADALAH ILMU PENGETAHUAN TENTANG PANAS DAN MENGENAI SIFAT ZAT YANG BEHUBUNGAN DENGAN PANAS DAN KERJA. Sebagai ilmu pengetahuan, Termodinamika termasuk modal utama bagi seorang sarjana teknik( mesin dan elektro), misalnya dalam hal merancang pusat pembangkit tenaga listrik,turbin gas, air condition, system pemanas surya, system laser daya tinggi dan lain lain. SISTEM THERMODINAMIKA: System THERMODINAMIKA ADALAH SUATU KUMPULAN ZAT YANG MEMILIKI MASSA YANG TETAP DAN TERTENTU, YANG DIBATASI OLEH SUATU PERMUKAAN TERTUTUP. Dalam sebuah analisa ilmiah atau rekayasa diperlukan mencirikan secara jelas apa yang sedang ditinjau, kemudian diberikan istilah system untuk mencirikan subyek pembahasan atau analisa. LINGKUNGAN SISTEM Lingkungan sistem adalah SEMUA zat dan keadaan YANG TERLETAK DILUAR SISTEM . BATAS SISTEM BATAS SISTEM ADALAH PERMUKAAN BATAS yang MEMISAHKAN SISTEM DARI LINGKUNGAN. BATAS SISTEM DAPAT BERUPA:SESUATU YANG BERGERAK ATAU SESUATU YANG TETAP; SESUATU YANG NYATA (DINDING BEJANA YANG BERISI

CAIRAN TERTENTU), SESUATU YANG KHAYAL (BATAS SEJUMLAH MASSA CAIRAN TERTENTU YANG MENGALIR DIDALAM PIPA).SIFAT TERMODINAMIKA Ada beberapa keadaan dalam zat yang terukur (faktor tekanan=P, volume=v, suhu/temperatur =T dan energi dalam=u) dan keadaan itu kemudian disebut sifat zat, sehingga selanjutnya termodinamika didefinisikan dengan menggunakan faktor tekanan(P), volume (v), suhu/temperatur (T) dan energi dalam (u).thermodinamika & fluida bergerak 1011 Mart-Jun 1

Terdapat beberapa sifat penting yang berhubungan dengan energi dalam. Misalkan energi dalam spesifik u dipandang sebagai tertentu dengan di-spesifikasinya T dan v

u = u (T,v)Menurut sejarahnya , thermodinamika berasal dari usaha manusia untuk mengubah panas menjadi kerja mekanik dengan cara yang seefisien mungkin. Termodinamika memusatkan perhatian pada pemahaman : tentang energi (bahwa energi itu tetap lestari dalam berbagai bentuk seperti

panas,kerja, potensial),tentang entropy (bahwa energi dapat ditentukan kemungkinan atau kemustahilan terhadap berlangsungnya suatu proses).

SISTEM TERISOLASI SISTEM TERISOLASI ADALAH SISTEM YANG TIDAK DIPENGARUHI OLEH LINGKUNGANNYA SISTEM ADIABATIK Suatu system disebut system adiabatik apabila SISTEM tersebut terisolasi secara termik dari lingkungannya, tetapi masih dapat mengadakan pertukaran kerja dengan sekitarnya; PANDANGAN MAKROSKOPIK Tinjauan Suatu system yang menggunakan beberapa sifat yang dapat diukur merupakan suatu segi pandangan yang disebut pandangan makroskopik. Contohnya :

Sebuah system isi dari suatu silinder mesin mobil. Setiap saat system ini menduduki suatu volume tertentu karena kedudukan pengisapnya.Volume ini dapat langsung diukur dengan menentukan kedudukan pengisap, sementara itu ada besaran lain, yaitu tekanan

thermodinamika & fluida bergerak 1011 Mart-Jun

2

gas dalam silinder yang menyatakan keadaan system.Disamping ituu masih dapat diuukur keadaan suhu dan komposisi kimia.PANDANGAN MIKROSKOPIK Sementara itu diketahui bahwa setiap zat sebenarnya terdiri atas partikel dalam ukuran molekul dan atom yang secara alamiah telah mempunyai energi kinetik partikel. Dari fisiknya , setiap partikel dapat mempunyai berbagai bentuk energi . bentuk

energi

dalam partikel ini disebut energi

mikroskopik.

KESEIMBANGAN TERMODINAMIK Untuk mengenali apa yang dimaksud dengan Keseimbangan kita dapat mengambil keadaan suhu atau tekanan sistem, apabila mempunyai harga yang sama maka disebut keadaan Keseimbangan Termodinamik. Bentuk keseimbangan itu dapat bermacammacam seperti: 1. Keseimbangan mekanik (Keseimbangan gaya), 2. Keseimbangan termik (tidak ada gradien suhu), 3. Keseimbangan kimia (tidak ada reaksi kimia) . Dengan kata lain Keseimbangan Termodinamik adalah suatu konsep yang berhubungan dengan tidak adanya kecenderungan system untuk mengadakan perubahan spontan bila system tersebut terisolasi. SATUAN TEKNIK. Menurut hukum Newton, Hubungan antara gaya, massa, panjang dan waktu dinyatakan bahwa: Gaya(F) yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan hasil kali

massa(m), panjang (l), waktu (t) dengan percepatan(a) yang searah dengan gaya tersebut.(dalam hal ini a=

l/t 2 )Jadi F ma

Satuan waktu standar adalah detik rata-rata berdasarkan putaran matahari terhadap bumi, yaitu 1/86.400 X hari matahari rata-ratathermodinamika & fluida bergerak 1011 Mart-Jun 3

SUHU. Suhu merupakan sifat system yang batasan-nya dilakukan melalui cara tidak langsung. Kita, awalnya, mengenali suhu dari perasaan panas atau dingin bila kita menyentuh suatu benda, demikian pula bila dua benda yang satu lebih panas dari yang lain disentuhkan maka benda yang panas akan mendingin sedangkan yang dingin menjadi lebih panas, sampai pada suatu saat keduanya memiliki rasa panas atau rasa dingin yang sama. Peristiwa semacam itu , sebenarnya menyangkut terjadinya proses perubahan sifat dari kedua benda tersebut dan pada waktu prosesnya berhenti, kedua benda itu disebut dalam keadaan kesetimbangan termik. Sifat yang dimaksud ini adalah suhu atau temperatur. Dapat pula di definisikan persamaan Temperatur sebagai berikut: Dua sistem memiliki kesamaan suhu bila tidak terjadi perubahan sifat ketika mereka bersentuhan. Dengan kata lain: Dua sistem yang ada dalam keseimbangantermik , mempunyai sifat yang sama , sifat ini disebut suhu atau temperatur. Namun demikian ada kemungkinan bila dua sistem yang suhunya sama dan kedua sistem ini dihubungkan kemudian terjadi perubahan. Contoh: air dan asam sulfat yang masing-masing mempunyai suhu yang sama , bila

dicampur akan bertambah panas. Karena terjadi reaksi kimia antara H2O dengan H2SO4.Skala suhu Skala suhu dapat dilakukan melalui cara membandingkan dengan benda tertentu yang memiliki suatu sifat yang mudah diamati;misalnya: Panjang kolom air raksa dalam tabung kapiler. Tekanan gas dalam tabung tertutup Tahanan dari kawat platina

Langkah penentuan skala diawali denganmemilih suatu titik pengamatan pada beberapa suhu yang mudah dicapai dan tetap, melalui percobaan yang dilakukan oleh Celcius;


4

Farenheit; Reaumur. Skala Suhu-suhu itu kemudian ditetapkan sebagai pedoman derajad (Co/ Fo/ Ro) dengan skala perbandingan 5/9/4. TEKANAN Pengertian tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja terhadap suatu satuan luas. Dalam Termodinamika umumnya dikenal mengenai tekanan (P) absolut dan tekanan relatip. tekanan absolut adalah tekanan yang diadakan oleh system pada batas system, sedangkan tekanan relatip adalah tekanan yang ditunjukkan oleh alat ukur atau tekanan terukur. sementara itu tekanan atmosfer merupakan bekerja/ sudah ada disana, jadi : Secara grafik berikut dapat ditunjukkan hubungan antar tekanan tersebut: Tekanan absolut yang >tekanan1 atmosfir tekanan relatip tekanan diatas tek.1 atm. tekanan yang sudah

tek. vakum tek.atm tek.absolut tekanan nol tekanan dibawah tekanan 1 atmosfir

P absolut = P relatip Prelatip Prelatipvakum. bertanda -

+

P atmosfer

bertanda + bila tekanan diatas tekanan atmosfer dan bila tekanan dibawah tekanan atmosfer dan umumnya disebut


5

HUKUM THERMODINAMIKA Dalam termodinamika dikenal ada tiga hukum yang dipakai sebagai titik tolak peninjauan pemasalahan, yaitu : Hukum termodinamika ke-nol/awal; Hukum ini merupakan dasar pengukuran temperatur. b. Hukum termodinamika pertama; Hukum ini merupakan dasar untuk analisa kekekalan energi. c. Hukum termodinamika kedua; Hukum ini merupakan pengembangan pemikiran lebih lanjut dari hukum sebelumnya yang menunjukkan arah proses dari system termodinamika.a.

HUKUM THERMODINAMIKA YANG KE-NOL (AWAL) Pada waktu awalnya ditemukan suatu aksioma yang mengatakan:

Apabila dua benda yang masing-masing ada dalam keadaan kesetimbangan termik dengan benda yang ketiga, maka kedua benda tersebut ada dalam kesetimbangan termik satu sama lain, artinya suhu kedua benda ini sama.Aksioma yang merupakan hukum dasar untuk pengukuran suhu itu sudah sangat jelas karena percobaan seperti itu memang sudah kita kenal dan kenyataan-nya, bahwa hal itu tidak diturunkan dari hukum lain yang ada. Dalam perkembangan ilmu pengetahuan termodinamika lebih lanjut dapat dilihat bahwa aksioma itu mendahului lahirnya hukum-hukum termodinamika (pertama, kedua), maka disebut juga HUKUM THERMODINAMIKA YANG KE-NOL. HUKUM TERMODINAMIKA PERTAMA Rumusan hukum termodinamika pertama adalah sebagai berikut: BILA SUATU SISTEM MENGALAMI SUATU PERUBAHAN KEADAAN SIKLUS, JUMLAH ALJABAR TRANSFER KERJA ADALAH SEBANDING DENGAN JUMLAH ALJABAR TRANSFER PANAS. Hukum pertama adalah hukum kekekalan energi yang dipakai untuk keadaan yang terjadi pertukaran panas. Hal itu mengandung arti bahwa energi tidak bisa ditimbulkan tetapi bentuknya berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. atau dihilangkan akan


6

ANALISA ENERGI Beberapa pendekatan istilah yang telah diperkenalkan : sistem, sistem tertutup, sistem terbuka, dipakai dalam banyak buku untuk menyatakan massa atur dan volume atur. Pengertian analisa energi dapat disebut sebagai prosedur tatabuku perpindahan energi ke dan dari suatu sistem dan berbagai perubahan energi didalam sistem yang diperhitungkan. Ada dua jenis prosedur utama yaitu: analisa massa atur dan analisa volume atur.

Analisa massa atur : persamaan kelestarian energi, dirumuskan bagi sejumlah zat tertentu. Analisa Volume atur : digunakan didaerah-daerah tertentu dalam ruang.Dalam proses analisa ini diperhitungkan / dipertimbangkan spesifikasi waktu dalam proses ini. Untuk menunjukkan perpindahan energi , biasanya disepakati penggunaan tanda huruf seperti W (keluaran) dan Q (masukan) untuk perubahan energi memakai cara kalkulus seperti dx dan x untuk menyatakan kenaikan harga x dan E untuk menyatakan peningkatan energi yang terkandung dalam massa atur. Disamping itu juga memperhatikan hukum-hukum dalam ilmu fisika seperti Hukum Newton. Beberapa pendekatandan idealisme perlu ditrapkan untuk mempersempit persoalan yang dihadapi, sehingga dapat dicariperhitungan yang proporsionalnamun dalam idealisme ini kadang kala dimasukkan sejumlah perpindahan yang dapat diabaikan Menurut hukum ini untuk setiap sistem berlaku hasil panas yang berubah adalah setara dengan hasil kerja. Perubahan energi = diberi panas dan diberi kerja Atau Q W = E 2 - E 1 = E Dalam hal ini Q adalah panas (+/- bila sistem diberi/mengeluarkan panas) W adalah kerja (-/+ bila sistem diberi/mengeluarkankerja) E2 - E1 = E adalah perubahan energi (2 / 1 adalah keadaan akhir/ awal). Bertitik tolak dari prinsip kekekalan energi dan berbagai persamaan tingkat keadaan, dapat kita pecahkan beberapa persoalan teknik pe-rekayasaan (Technical engineering).thermodinamika & fluida bergerak 1011 Mart-Jun 7

Kesetaraan (Equivalence) panas-mekanik. Satuan Joule menyatakan jumlah dari satuan kerja (dalam ft.lb.), mempunyai kesetaraan dengan satuan panas (Btu). Dengan demikian kita dapat menyatakan jumlah panas dan jumlah kerja serta jumlah kerja yang dinyatakan dalam satuan panas. Dalam sistem cgs : J = 4,155 Joule/Kal Dalam sistem British : J = 778,16 lb.ft/Kal W = Q atau ( Q - W) = 0 Proses siklus Bila satu atau beberapa sifat suatu system berubah, disebut system tersebut mengalami perubahan keadaan. Contoh untuk itu dapat dilihat pada gambar berikut :

a.

b.

Bila satu dari pemberat diambil maka pengisap akan naik dan terjadilah suatu perubahan keadaan , tekanan akan turun dan volume jenis akan naik Prubahan keadaan ini dapat digambarkan dalam grafik seperti gambar Pada waktu pemberat diambil dari atas pengisap maka keseimbangan mekanik hilang dan pengisap akan bergerak keatas sampai keseimbangan mekanik dicapai kembali

Kita dapat menyatakan keadaan system selama berlangsungnya proses dengan cara anak timbangan dibuat kecil-kecil dan diambil satu demi satu sehingga penyimpangan dari Keseimbangan Termodinamik sangat kecil sehingga dapat dianggap sebagai proses kuasi seimbang, yaitu suatu proses yang penyimpangan dari

Keseimbangan Termodinamik sangat kecil.thermodinamika & fluida bergerak 1011 Mart-Jun 8

Proses proses kuasi seimbang itu dapat digambarkan sebagai garis yang menyatakan lintasan proses melalui titik yang ada dalam keadaan seimbang. Proses ini dapat disebut proses riversibel yaitu keadaan semula dapat dicapai kembali dari keadaan akhir melalui lintasan yang sama. Hal ini bisa kita bandingkan dengan keadaan tanpa gesekan dalam mekanika. Sebaliknya bila anak timbangan diatas pengisap diambil sekali angkat, pengisap akan naik dengan cepat sampai mengenai cincin pembatas. Proses seperti ini adalah proses tak seimbang dan pada setiap saat selama perubahan ini dan lintasannya tidak dapat dinyatakan dalam grafik karena setiap saat tidak mempunyai harga yang unik. Secara skematis digambarkan dengan garis putus-putus dan prosesnya disebut ir-reversibel. Banyak proses yang salah satu sifatnya dibuat tetap misalnya: Proses isotermik : suhunya selalu tetap selama proses Proses isobarik : tekanan selalu samaselama proses Proses isometrik : volume selalu sama selama proses. PANAS & KERJA Panas dan Kerja merupakan konsep yang penting dalam analisa thermodinamika karena merupakan bentuk energi yang sangat erat hubungan timbal balik satu sama lain . PANAS

Panas adalah suatu energi yang dipindahkan tanpa menjalani perpindahan massa dari batas suatu sistem karena perbedaan temperatur antara sistem dengan sekelilingnya.Atau disebut juga bahwa Panas adalah suatu bentuk energi yang dipindahkan melalui batas system yang ada pada suatu temperatur yang lebih tinggi ke system lain atau lingkungan yang mempunyai temperatur yang lebih rendah, karena ada perbedaan temperatur. Bila ada dua benda yang temperaturnya berbeda disentuhkan satu sama lain, lambat laun keduanya akan mencapai keadaan setimbang dan mencapai suatu temperatur yang sama.thermodinamika & fluida bergerak 1011 Mart-Jun 9

Kedua benda itu telah saling mempengaruhi, maka dapat dikatakan bahwa panas merupakan interaksi antara systemsistem yang terjadi akibat adanya perbedaan temperatur diantara mereka. Panas dipindahkan melewati suatu permukaan batas dari suatu sistem yang temperaturnya lebih tinggi ke sistem yang temperaturnya lebih rendah dan dapat diukur dengan cara tetentu, misalnya: mengukur jumlah massa zat tertentu yang mengalami

kenaikan temperatur dari tingkat satu ketingkat yang lain.Panas adalah suatu besaran transien yang hanya dapat dikenali pada saat melintasi suatu sistem yang sedang berinteraksi dengan lingkungannya atau dengan sistem lain. Panas bukan sifat yang dimiliki oleh suatu sistem, karena itu diferensialnya tidak eksak. Bila Q menyatakan panas maka deferensialnya dapat dinyatakan sebagai Q , Jumlah panas yang dipindahkan selama suatu proses yang dialami dari keadaan 1 ke keadaan 2 adalah Q = Q = Q 1-2 bukan Q = Q = Q 2 - Q 11 1 2 2


10

KERJA Kerja adalah suatu energi yang dipindahkan karena adanya perpindahan massa yang melewati batas suatu sistem karena adanya energi dan perbedaan energi ini adalah perbedaan intensitas di antara sistem dan sekelilingnya. Bila dihubungkan dengan konsep: SISTEM/SIFAT dan PROSES , kerja adalah interaksi antara dua system, sedemikian, sehingga apa yang terjadi pada tiap sistem pada permukaan batas, interaksinya dapat diulangi dengan EFEK TUNGGAL tiap system, EFEK TUNGGAL Adanya jenis interaksi yang lain diantara suatu sistem dengan lingkungannya; misalnya dapat mengakibatkan salah satu efek berupa naik/ turun nya beban . Contoh: Panas dihubungkan dengan air air mendidih menjadi uap air uap air untuk menjalankan mesin menaikkan beban misalnya berupa perubahan tinggi suatu beban dalam medan potensial gravitasi. Efek yang hadir : Uap setelah lewat mesin uap tidak dapat menjadi air sementara itu lingkungannya menjadi lebih panas Dalam perhitungan MEKANIKA , kerja adalah sebagai produk/perkalian antara gaya dan jarak searah gaya yang ditempuh akibat gaya yang bekerja. Disebut Kerja positip apabila kerja dilakukan oleh sistem , sedang kerja negatip apabila kerja dilakukan terhadap sistem. diluar

HUKUM TERMODINAMIKA KEDUA Hukum termodinamika pertama menetapkan adanya suatu ekivalensi antara panas dan kerja serta menyatakan bahwa selama proses berlangsung terdapat suatu keseimbangan energi. Hukum pertama ini adalah pernyataan dari hukum kekekalan energi, tetapi tidak memberikan sesuatu apapun mengenai arah berlangsungnya suatu proses. Dari pengalaman sehari-hari diketahui bahwa walaupun beberapa perubahan tingkat keadaan dapat berlangsung spontan didalam system terisolasi, tetapi berbagai perubahan dalam arah kebalikannya tidak dapat kita amati kejadiannya. Sebagai contoh Oksigen dan Hidrogen selalu bereaksi membentuk air tetapi sampai saat ini belum pernah ada kejadian air yang secara spontan mengurai menjadi kedua elemen dasarnya tersebut. Kemampuan untuk dapat mebedakan proses yang tidak mungkin terjadi dari berbagai proses yang mungkin berlangsung alamiah tentu diperlukan adanya teori tentang proses alam yang mapan. Sampai pada tahapan ini, dianggap setiap proses termodinamika dapat berlangsung ke-kedua arah, misalnya : Suatu gas dalam sebuah silinder dapat di-ekspansikan atau

di-tekan.Energi kinetik dan energi potensial. Energi kinetik dan energi potensial bentuknya dapat ditransformasikan dari satu kelainnya tanpa batasan yang bersifat sepihak (seperti pada gerakan suatu pendulum/ayunan). Dalam kenyataan, pertukaran antara kerja dan panas mempunyai perpedaan yang mendasar terhadap pertukaran antara berbagai bentuk kerja, seperti contoh : Sebuah roda gaya dihentikan oleh rem gesek, maka rem akan menjadi panas dan energi dalam-nya menjadi bertambah dengan suatu jumlah yang sama dengan menurunnya energi kinetik roda gaya. Keadaan ini apabila kita meninjau berdasarkan/memakai hukum termodinamika yang pertama, maka untuk proses sebaliknya berarti: bahwa kalau ada pendinginan rem, dari rem tersebut akan memberi energi dalam kepada roda gaya dan roda berputar. Namun dalam kenyataan tidak terjadi demikian, yaitu rem hanya dapat menghentikan roda gaya, tidak dapat memberikan kembali energi kepada roda dalam bentuk gaya, jadi proses ini adalah ir-reversibel.

Beberapa ciri dari proses riversibel dan ir-reversibel : Riversibel : 1. Gerakan tak berfriksi 2. Kompresi atau ekspani yang terbatas 3. Perpindahan energi sebagai panas oleh ketidak seragaman temperatur yang infinitesimal 4. Magnetisasi, polarisasi 5. Aliran arus listrik melalui tahanan nol 6. reaksi kimia yang terbatas 7. Pencampuran dua sampel zat yang sama pada tingkat keadaan yang sama. Ir-reversibel 1. Gerakan yang berfriksi 2. Ekspansi yang tidak terbatas 3. Perpindahan energi sebagai panas oleh ketidak seragaman temperatur yang besar 4. Magnetisasi dan polarisasi dengan histerisis 5. Aliran listrik melalui tahanan yang tidak nol 6. Reaksi kimia yang spontan 7. Percampuran zat yang berbeda komposisi atau tingkat keadaan

Entropi Entropi, adalah sifat zat yang mengukur derajat keacakan/ ketidak teraturan mikroskopik (biasanya diberi notasi/simbul:S), entropi ini berkaitan dengan hilangnya kemampuan untuk melakukan kerja berguna. Energi menurun kebentuk yang kurang berguna atau dapat disebut menurunnya daya guna energi. Secara alamiah entropi selalu diproduksi kan oleh semua proses. Dari tinjauan itu dapat dinyatakan bahwa entropi dapat diproduksi tetapi tidak pernah dapat dibinasakan. Berdasarkan tinjauan seperti inilah berkembang pemikiran pemikiran hukum termodinamika kedua. Berbagai proses ir-

riversibel selalu memproduksi entropy dan menimbulkan pengurangan energi

Terhadap hukum kedua ini Kelvin-Planck menyatakan:

Tidak mungkin membuat suatu mesin panas yang bekerja secara siklus yang akan hanya menghasilkan pengisapan panas dari satu reservoar panas dan menghasilkan sejumlah kerja yang ekuivalen dengan panas yang dihisap tadiPernyataan Clausius

Panas tidak dapat pindah secara spontan dari benda benda beremperatur rendah ke benda benda bertemperatur tinggi.Pernyataan Carnot

Tidak ada sistem yang bekerja diantara dua reservoar, yang masing-masing bertemperatur tetap, dapat lebih efisien daripada suatu mesin reversible yang bekerja diantara dua reservoar tersebut. Efisiensi dari tiap mesin reversible yang bekerja diantara dua reservoar panas tidak bergantung pada hakekat fluida kerja dan hanya tergantung pada temperatur reservoar saja.ENTROPI dan HUKUM KEDUA Marilah kita meninjau sebuah roda gila (fly wheel) yang diselimuti gas, terpasang dalam sebuah tanki Adiabatik, sistem ini diisolasi dan mengalami proses perubahan keadaan dari keadaan A menjadi keadaan B

A

B.

Pada keadaan A roda gila berputar didalam ruangan yang berisi gas; roda dan gas dalam keadaan cukup dingin.

Pada keadaan B roda gila diam didalam ruangan yang berisi gas; roda dan gas dalam keadaan lebih panas. Selanjutnya dengan perjalanan waktu maka didalam ruangan itu akan terjadi tabrakan antar molekul gas dengan roda gila, lambat laun dengan proses ini diharapkan akan terjadi perpindahan energi dari roda gila ke molekul gas , sehingga molekul gas akan berputar didalam tangki adiabatik ini dan roda gila akan diperlambat putarannya. Gerakan acak dari molekul gas akan cenderung mengacak energi putar dari gas yang terorganisir dan pada akhirnya roda dan gas akan berhenti. Hal ini ditinjau secara makroskopis. Pada keadaan terakhir ini semua energi akan berada pada berbagai gerak acak molekul gas dan roda, dalam bentuk energi-dalam. Jadi gas dan roda pada keadaan B akan samasama bertambah panas. Proses ini dapat dituliskan dengan persamaan berikut: (U + KE )A U = energi-dalam total dari sistem KE= energi kinetik putaran roda gila.energi awal

=energi akhir

UB

Selanjutnya apabila dipikirkan ( dibiarkan) ada suatu proses lain yang mulai dari keadaan B menjadi keadaan A, maka dapat ditulis rumusan berikut: UBenergi awal

=energi akhir

(U + KE )A

Namun kenyatan seperti ini tidak pernah akan terjadi. Kita dapat meninjau contoh lain; Pada awal tingkat keadaan A sebagian besar energi berada dalam bentuk yang sangat terorganisir, semua molekul, roda gila bersama-sama berputar mengeliling sumbu putaran. Keadaan terorganisasi ini memungkinkan pemanfaatan energi. Suatu generator yang dihubungkan ke-roda gila akan membangkitkan energi listrik, kemudian energi-listrik ini dapat dipakai untuk mengangkat benda/ menjalankan kereta/ memompa air/ dsb.

Akan tetapi setelah sistem mencapai keadaan B, secara mikroskopis , semua energi tidak lagi terorganisasi, sehingga generator yang dipasang pada keadaan ini tidak akan menghasilkan energi-listrik. Secara ringkas dapat kita catat bahwa dalam proses dari A B menunjukkan: a. b. c. d. tercapainya pengacakan energi yang terorganisasi, adanya kemampuan melakukan energi yang berguna, adanya kehilangan/ kerugian untuk melakukan energi berguna, kerugian dan kasil guna selalu berdampingan.

Dalam sistem yang terisolasi berarti tidak ada energi yang mengalir dari atau keluar dari sistem, dengan demikian setiap perubahan entropi didalam sistem harus timbul karena adanya produksi entropi dari dalam.

Sproduksi entropi

= Sakhirpertambahan entropi yang terkandung

- S awal

Menurut hukum termodinamika kedua produksi entropi dirumuskan sama atau lebih besar dari nol. Sakhir S awal 0

dalam proses reversibel tidak memproduksi entropi. Entropi adalah sifat zat yang mengukur derajat keacakan / ketidak aturan mikroskopik. Secara alamiah entropi selalu diproduksikan oleh semua proses, Entropi ini berkaitan dengan hilangnya kemampuan untuk melakukan kerja berguna, energi menurun ke bentuk yang kurang berguna atau disebut menurunnya daya guna energi. Berangkat dari hal itu dapat dinyatakan bahwa entropi dapat diproduksi tetapi tidak pernah dapat dibinasakan.. Dari sinilah inti pemikiran hukum Thermo Dinamika II. Entropi biasanya diberi simbul (Notasi) S. Dalam sistem terisolasi berarti tidak ada entropi yang mengalir dari atai keluar dari sistem, dengan demikian setiap perubahan entropi didalam sistem harus timbul, karena adanya produksi entropi dari dalam. S = Sakhir Sawal

Produksi entropi Menurut hukum Thermodinamika II:

Pertambahan entropi yang terkandung

produksi entropi sama atau lebih besar dari nol Sawal - Sakhir PERPINDAHAN dan PERUBAHAN ENTROPI. Untuk sistem yang tidak terisolasi , sebagai contoh suatu zat yang dibekukan, entropinya menciut tetapi gabungan dari zat dan lingkungannya tidak menciut.>/= 0

cair padat Q cair padat Pada tingkat keadaan awal berbagai molekul cairan bergerak kesana kemari agak bebas dalam pola yang tak terorganisasi. Dengan memindahkan energi panas keluar dari cairan maka pembekuan terjadi, selanjutnya dalam keadaan padat terdapat disorganisasi molekul yang lebih sedikit , jadi entropi suatu zat seolah-olah harus turun jika membeku. Kemana perpindahan energi yang bwerasal dari cairan tersebut ? Kita dapat membayangkan ada zat pada lain yang berada pada titik leburnya, kemudian sewaktu energi berpindah dari zat pertama masuk ke zat kedua, zat pertama membeku dan seiring dengan itu terjadi peleburan pada zat kedua. Jadi sewaktu zat pertama menjadi lebih terorganisasi secara mikroskopik serta menurun entropinya, berbagai molekul zat kedua menjadi lebih tak terorganisasi dan meningkat entropinya. Perilaku serupa dapat diamati untuk proses penguapan dan pengembunan.

Penguapan diawali dengan pendidihan, memerlukan energi sebagai panas dan entropi meningkat selama proses. Misalnya, untuk air pada 1000 C berdasarkan tabel B.1a diperoleh harga entropi spesifik cairan dan uap jenuh sebagi berikut : sf = 1,3071 kJ/ (kg.K) sg = 7,3557 kJ / (kg.K) Disini terlihat bahwa sg lebih besar dari sf , tetapi uap juga dikondensasikan menjadi air dengan pendinginan dengan demikian entropinya menciut dari sg ke sf. Enegi yang berpindah ketempat lain untuk menimbulkan penurunan entropi ini akan menghasilkan kenaikan entropi disana sehingga kenaikan entropi total akan berharga positip.

thermo dinamika-a (mar'11)

Documents