Bab 6 Hukum II Termodinamika
-
Upload
ammar-zaky -
Category
Documents
-
view
250 -
download
7
Transcript of 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"
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
2/37
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
4/37
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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.
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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.
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
10/37
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
11/37
5issolution o) a solid in
li4uid is a phenomena &ithinreasing in entrop.
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
15/37
9erdasar Hukum III Termodinamika, ;entropi absolutstandard, dihitung (yang biasanya dikaitkan padatemperatur re)erensi
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
16/37
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
17/37
Pada reaksi-reaksi aktual>nyata, sering reaksi kimia tidak hanyadilangsungkan pada suhu
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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"
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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"
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
20/37
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
22/37
Btto 'y'le (gasoline engine" is otherkind o) heat engine
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
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.
-
7/25/2019 Bab 6 Hukum II Termodinamika
24/37
Ekspansi adiabatik pada sistem terbuka:
atau
%, T%
Tu
rb
in
Hubungan nilai-nilai P, H dan pada ekspansi adiabatik
P3 P