Slide 1

BAB IIEKSERGI DANBESARAN TERMODINAMISHUKUM I TERMODINAMIKAEnergy and matter cannot be created or destroyed nor produced or consumed. There are no sources or sinks for energy and matter. Energy and matter can only be converted into different forms.

HUKUM II TERMODINAMIKAEnergi dan benda dapat diubah ke bentuk lain dengan mengkonsumsi KUALITAS energi/benda tersebut. Kualitas dapat ditingkatkan; akan tetapi hal ini hanya dapat dilakukan dengan biaya besar yang berupa penurunan kualitas yang lebih besar di tempat lain. Menurut Hukum II Termodinamika, kualitas energi selalu menurun setiap energi digunakan dalam suatu proses.Kualitas energi disebut EKSERGI.Eksergi suatu sistem adalah jumlah maksimum energi yang dapat diubah menjadi usaha/kerja hingga sistem tersebut mencapai keadaan keseimbangan dengan lingkungan.

Menurut Hukum II Termodinamika, energi termal tidak dapat digunakan sepenuhnya / tidak dapat diubah 100% menjadi usaha karena kita berada di lingkungan dengan tekanan dan temperatur atmosferis.

Eksergi diukur secara relatif terhadap keadaan kese-imbangan dimana tidak ada gradien apapun (temperatur, tekanan, density, komposisi kimia, medan gravitasi dan elektro-magnetik).Eksergi dari suatu subsistem adalah ukuran seberapa besar jarak-nya dari keseimbanganEksergi mekanik = EKEksergi termal = QKonsep ini sangat penting dalam perancangan mesin-mesin yang efisien energinyaGambar bahan bakar yang terbakar

Untuk senyawa bukan bahan bakar, eksergi kimia merupakan suatu ukuran untuk membedakannya dengan lingkungan sekeliling. Bahan tambang kualitas tinggi memiliki kandungan eksergi lebih tinggi daripada yang kualitasnya rendah, sehingga diperlukan energi untuk meningkatkan kualitasnya.Panas pembakaran (enthalpy) dari bahan bakar kurang lebih sama dengan kandungan ekserginyaEksergi juga merupakan suatu konsep yang penting untuk memahami proses-proses yang terjadi dalam kehidupan. Struktur-struktur yang sudah mati akan berubah menjadi struktur yang terorganisir dan dapat berkembang (hidup) dengan cara mengubah dan menghancurkan sebagian eksergiAlam menciptakan keadaan yang jauh dari keadaan keseimbangan di Bumi melalui design ulang tanpa henti terhadap lingkungan dengan tenaga yang berasal dari eksergi sinar matahariEksergi merupakan selisih enthalpy bebas (energi Gibbs) antara pembawa energi dengan senyawa referensi di lingkungan alam

Air laut memiliki U ataupun H yang luar biasa besar, akan tetapi kita tidak bisa memanfaatkannya karena berada dalam keseimbangan dengan lingkungan alam. afinitas air laut terhadap lingkungan bumi = 0 Senyawa pada T > Tatm atau T < Tatm mengandung sejumlah energi yang dapat diubah menjadi kerja, sehingga E > 0Gas pada P > Patm atau P < Patm E > 0Eair laut = 0Energi dari alam semesta selalu konstan, tetapi eksergi selalu berkurang. Hal ini dapat digambarkan dengan tube pasta gigi.

Jika kita membeli energi dari PLN, sebenarnya yang kita beli adalah eksergi.

Kita tidak bisa mengambil kembali energi panas dari ruangan dan mengembalikannya ke PLN untuk ditukar dengan uang.

Kalau lampu listrik yang kita nyalakan cukup besar, maka lama kelamaan ruangan akan terasa hangat.KONSUMSI EKSERGI DI ALAM

Matahari menyinari seluruh permukaan bumi dengan intensitas yang sama.Berbagai tempat di permukaan bumi memiliki kualitas biologis yang berbda-beda, sehingga sifat-sifatnyapun berbeda-beda.Hal ini berakibat pada perbedaan konsumsi eksergi.

HUKUM II TERMODINAMIKA PADA HEAT ENGINE

Eksergi suatu senyawaEksergi fisikEksergi kimiawiBerhubungan dengan: perubahan temperatur (ekergi termal)perubahan tekanan (eksergi tekanan, eksergi dinamis)perubahan konsentrasi (eksergi pencampuranBerhubungan dengan perubahan komposisi kimiawi senyawaEKSERGI DAN PANAS

QQQ0Sumber panas pada temperatur tinggi TLingkungan pada temperatur rendah T0Kerja yang dilakukan:Konversi panas Q menjadi kerja Wrev melalui suatu reversible heat engine antara temperatur tinggi T dan temperatur lingkungan T0Energi termal, Q0 = Q E = Q (T0/T), yang dilepaskan dari mesin ke sekeliling pada temperatur T0 tidak dapat dimanfaatkan, dan itu disebut anergi:Anergi = Energi EksergiEfisiensi dari het engine yang beroperasi secara reversibel, rev (= Wrev/Q), menyatakan energy availability Q dari sejumlah panas Q pada temperatur T:

Jika heat engine beroperasi secara irreversibel, maka jumlah kerja, Wirr, yang diperoleh dari sejumlah energi termal Q lebih kecil daripada jumlah maksimum kerja, Wrev, dan tentu saja lebih kecil daripada eksergi (E) dari energi termal Q pada temperatur T :

EKSERGI DAN TEKANANV PV0 P0P0

Kerja yang dilakukan adalah melawan tekanan atmosferis P0, yaitu kerja untuk me-mindahkan sejumlah ter-tentu gas atmosferis.

Kerja ini tidak dapat diguna-kan, sehingga available work ekivalen dengan eksergi E dan lebih kecil daripada Wrev Tekanan PTemperatur T0Tekanan lingkungan P0 dan temperatur T0Eksergi dari gas pada tekanan tinggi P yang mengalami ekspansi ke tekanan rendah P0 pada temperatur konstan T0

Jika P >> P0 Wrev EPV = nRT0Persamaan gas ideal pada temperatur konstan T0:Eksergi molar dari gas yang mengalami proses perubahan tekanan adalah:P dV + V dP = 0