Friday, May 1, 2015
HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA DAN PENGAPLIKASIANNYA
Hukum Kedua Termodinamika serta aplikasinya di dalam kehidupan sehari-hari
Hukum kedua termodinamika terkait dengan
entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem
termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya
waktu, mendekati nilai maksimumnya.
Hukum keseimbangan / kenaikan entropi:
Panas tidak bisa mengalir dari material yang dingin ke yang lebih panas secara
spontan. Entropi adalah tingkat keacakan energi. Jika satu ujung material
panas, dan ujung satunya dingin, dikatakan tidak acak, karena ada konsentrasi
energi. Dikatakan entropinya rendah. Setelah rata menjadi hangat, dikatakan
entropinya naik.
Aplikasi: Kulkas harus mempunyai
pembuang panas di belakangnya, yang suhunya lebih tinggi dari udara sekitar.
Karena jika tidak Panas dari isi kulkas
tidak bisa terbuang keluar. Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika
kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor
yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang
diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha
mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah;
dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat
dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas
salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh
beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari
salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi
kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari
hukum kedua adalah studi tentang 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.
Sistem termodinamika
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya
yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem
dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika
berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor
dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran
yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
1.
Sistem Terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan
lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti
tabung gas terisolasi.
2.
Sistem Tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi
tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh
dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi
pertukaran kerja dengan lingkungan.
3.
Sistem Terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda
dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut
permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi
sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran,
meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem
terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari
sistem.
Subscribe to:
Posts (Atom)