Rumus dan Pengertian Hukum II Termodinamika

Hukum I termodinamika menyatakan bahwa energi adalah kekal, tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Berdasarkan teori ini, Anda dapat mengubah energi kalor ke bentuk lain sesuka Anda asalkan memenuhi hukum kekekalan energi.

Namun, kenyataannya tidak demikian. Energi tidak dapat diubah sekehendak Anda. Misalnya, Anda menjatuhkan sebuah bola besi dari suatu ketinggian tertentu. Pada saat bola besi jatuh, energi potensialnya berubah menjadi energi kinetik. Saat bola besi menumbuk tanah, sebagian besar energi kinetiknya berubah menjadi energi panas dan sebagian kecil berubah menjadi energi bunyi. Sekarang, jika prosesnya Anda balik, yaitu bola besi Anda panaskan sehingga memiliki energi panas sebesar energi panas ketika bola besi menumbuk tanah, mungkinkah energi ini akan berubah menjadi energi kinetik, dan kemudian berubah menjadi energi potensial sehingga bola besi dapat naik? Peristiwa ini tidak mungkin terjadi walau bola besi Anda panaskan sampai meleleh sekalipun.

Hal ini menunjukkan proses perubahan bentuk energi di atas hanya dapat berlangsung dalam satu arah dan tidak dapat dibalik. Proses yang tidak dapat dibalik arahnya dinamakan proses irreversibel. Proses yang dapat dibalik arahnya dinamakan proses reversibel.

Peristiwa di atas mengilhami terbentuknya hukum II termidinamika. Hukum II termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak dapat terjadi. Pembatasan ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara, antara lain, hukum II termodinamika dalam pernyataan aliran kalor: “Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”; hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor: “Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suat siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar”; hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi: “Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses ireversibel terjadi”.

a. Entropi

Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Besarnya entropi suatu sistem yang mengalami proses reversibel sama dengan kalor yang diserap sistem dan lingkungannya ( ΔQ) dibagi suhu mutlak sistem tersebut (T). Perubahan entropi diberi tanda ΔS dan dinyatakan sebagai berikut.

ΔS = ΔQ/T

Ciri proses reversibel adalah perubahan total entropi (ΔS = 0) baik bagi sistem maupun lingkungannya. Pada proses irreversibel perubahan entropi semesta ΔS =. Proses irreversibel selalu menaikkan entropi semesta.

ΔS_sistem + ΔS_lingkungan = ΔS_seluruhnya ≥ )

b. Mesin Pendingin

Mesin yang menyerap kalor dari suhu rendah dan mengalirkannya pada suhu tinggi dinamakan mesin pendingin (refrigerator). Misalnya pendingin rungan (AC) dan almari es (kulkas).

Perhatikan Gambar berikut! 

Kalor diserap dari suhu rendah T₂ dan kemudian diberikan pada suhu tinggi T₁. Berdasarkan hukum II termodinamika, kalor yang dilepaskan ke suhu tinggi sama dengan kerja yang ditambah kalor yang diserap (Q₁ = Q₂ + W)

Hasil bagi antara kalor yang masuk (Q₁) dengan usaha yang diperlukan (W) dinamakan koefisien daya guna (performansi) yang diberi simbol Kp. Secara umum, kulkas dan pendingin ruangan memiliki koefisien daya guna dalam jangkauan 2 sampai 6. Makin tinggi nilai Kp, makin baik kerja mesin tersebut.

Kp = Q₂/W

Untuk gas ideal berlaku:

Kp = Q₂/(Q₁ – Q₂) = T₂/(T₁ – T₂)

Keterangan

Kp : koefisien daya guna

Q₁ : kalor yang diberikan pada reservoir suhu tinggi (J)

Q₂ : kalor yang diserap pada reservoir suhu rendah (J)

W : usaha yang diperlukan (J)

T₁ : suhu reservoir suhu tinggi (K)

T₂ : suhu reservoir suhu rendah (K)

Rumus dan Pengertian Hukum II Termodinamika, Hukum I Termodinamika, Pengertian dan Persamaan dalam Hukum I Termodinamika, Persamaan dalam Hukum I Termodinamika, Pengertian dalam Hukum I Termodinamika, Pengertian Hukum I Termodinamika, Persamaan Hukum I Termodinamika, Usaha luar dan energi dalam, Pengertian dan Persamaan Usaha Luar dan Energi Dalam, Pengertian Usaha Luar dan Energi Dalam, Persamaan Usaha Luar dan Energi Dalam, Rumus Usaha Luar dan Energi Dalam, rumus dan pengertian usaha luar, rumus dan pengertian energi dalam, termodinamika, Energi dalam gas monoatomik, pengertian Energi dalam gas monoatomik, persamaan, Energi dalam gas monoatomik, rumus Energi dalam gas monoatomik, Fisika SMA, materi fisika SMA, materi fisika SMA kelas X, materi fisika SMA kelas XI, materi fisika SMA kelas XII, fisika SMP, soal dan latihan fisika, persiapan UN fisika, rumus dan persamaan-persamaan fisika

Rumus dan Pengertian Hukum II Termodinamika 2016-04-26T02:44:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Mantan Tentor Fisika