HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

60

Transcript of HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Page 1: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final
Page 2: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

KETERSEDIAAN ENERGI

Page 3: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Hukum Dasar Termodinamika

1. Hukum Awal (Zeroth Law) TermodinamikaHukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

2. Hukum Pertama TermodinamikaHukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

3. Hukum kedua TermodinamikaHukum 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.

4. Hukum ketiga TermodinamikaHukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai suhu nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum, serta menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada suhu nol absolut bernilai nol.

Page 4: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Arah Proses Thermodinamika

PROSESTERMODINAMIKA

Page 5: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Jika tidak ada kerja dari luar, panas tidak dapat merambat secaraspontan dari suhu rendah ke suhu tinggi (Clausius).

Proses perubahan kerja menjadi panas merupakanproses irreversible jika tidak terjadi proses lainnya(Thomson-Kelvin-Planck)

Suatu mesin tidak mungkin bekerja dengan hanya mengambilenergi dari suatu sumber suhu tinggi kemudian membuangnyake sumberpanas tersebut untuk menghasilkan kerja abadi(Ketidakmungkinan mesin abadi)

HuKum KE-2 termodinamika

Page 6: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

= W/Q dgn W = Q1 + Q2 dan Q = Q1

= (Q1 + Q2)/ Q1

= (T1 – T2)/ T1

Perumusan Kelvin: Tidak ada suatu

proses yang hasil akhirnya berupa

pengambilan sejumlah kalor dari suatu

reservoar kalor dan mengkonversi seluruh

kalor menjadi usaha.

Perumusan Clausius: Tidak ada proses yang

hasil akhirnya berupa pengambilan kalor dari

reservoar kalor bersuhu rendah dan pembuangan

kalor dalam jumlah yang sama kepada suatu

reservoar yang bersuhu lebih tinggi.

Efisiensi:

Page 7: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final
Page 8: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final
Page 9: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Definisi mesin panas adalah sesuatualat yang menggunakan kalor/panas

untuk melakukan usaha/kerja.

Tiga ciri Utama :

1. Kalor dikirimkan ke mesin pada temperatur yangrelatif tinggi dari suatu tempat yang disebutreservoir panas.

2. Sebagian dari kalor input digunakan untukmelakukan kerja oleh working substance darimesin, yaitu material dalam mesin yang secaraaktual melakukan kerja (e.g. campuran bensin-udara dalam mesin mobil).

3. Sisa dari kalor input heat dibuang padatemperatur yang lebih rendah dari temperaturinput ke suatu tempat yang disebut reservoirdingin.

Page 10: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

QH : Energi ditransfer dari suatu sumber reservoar pada temperatur tinggi.

W : usaha dilaksanakan oleh mesin tersebut

QC : Energi dibuang kesumber lain (reservoar) yang temperaturnya lebih rendah.

Gambar ini melukiskan skema mesin kalor.

Skema Mesin Panas

Page 11: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

WQU

WQ

WQ0

Ketika sebuah sistem melakukan proses siklus maka tidak terjadi perubahan energi dalam pada sistem. Dari hukum I termodinamika:

CHCH QQQQQ

CH

CH

QQW

QQQW

Page 12: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

MESIN PANAS

Untuk menghasilkan efisiensi yang tinggi, sebuahmesin kalor harus menghasilkan jumlah kerja yangbesar dan kalor input yang kecil. Karenanya, efisiensi, e,dari suatu mesin kalor didefinisikan sebagaiperbandingan antara kerja yang dilakukan oleh mesinW dengan kalor input QH:

Jika kalor input semuanya dikonversikan menjadi kerja,maka mesin akan mempunyai efisiensi 1.00, karena W =QH; dikatakan mesin ini memiliki efisiensi 100%,idealnyademikian.

HQ

W

panasInput

dilakukanygKerjae

Page 13: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

MESIN PANAS

HQ

WeCH QQW

Sebuah mesin, harus mengikuti prinsipkonservasi energi. Sebagian dari kalorinput QH diubah menjadi kerja W, dansisanya QC dibuang ke cold reservoir.Jika tidak ada lagi kehilangan energidalam mesin, maka prinsip konservasienergi:

QH = W + QC

H

C

H

CH

Q

Q

Q

QQe 1

Page 14: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Proses Pembakarandalam mesin

Page 15: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh Soal Mesin Kalor1. Sebuah mesin bensin dalam truk yang besar menerima 10.000 J

panas dan menghasilkan 2.000 J kerja mekanik pada setiapsiklus. Panas diperoleh dengan cara membakar bensin denganpanas pembakaran Lc = 5,0 x 104 J/g.

Ditanyakan :

a. Berapa efisiensi termal mesin ini ?

b. Berapa banyak panas terbuang pada setiap siklus ?

c. Berapa banyak bensin terbakarpada setiap siklus ?

d. Jika mesin mesin mengalami 25 siklus per sekon, berapadaya keluaran dalam watt ? Dalam daya kuda ?

e. Berapa banyak bensin terbakarper sekon ? Per jam ?

PENYELESAIAN :

a. Efisiensi termal :%2020,0

000.10

000.2

J

J

Q

We

H

Page 16: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh Soal Mesin Kalor b. Banyak panas terbuang pada setiap siklus :

Dengan demikian, 8.000 J panas meninggalkanmesin setiap siklusnya.

c. Massa bensin yang terbakarpada setiap siklus :

d. Daya P (laju kerja) :

JJJQWQ HC 000.8000.10000.2

ggJx

J

L

Qm

C

H 20,0/100,5

000.104

hpW

hpxW

kWWssiklusxsiklusJP

67746

1)000.50(

50000.50)/25()/000.2(

Page 17: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh Soal Mesin Kalor e. Massa bensin terbakar per sekon :

Massa bensin terbakarper jam :

sgssiklusxsiklusg /0,5)/25()/20,0(

jamkgjamgjam

sxsg /18/000.18

1

600.3)/0,5(

Page 18: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh An Automobile Engine :

Sebuah mesin mobil memiliki efisiensi 22.0% dan menghasilkan kerja sebesar 2510 J. Hitung jumlah kalor yang dibuang oleh mesin itu.

Solusi

JJWe

WWQQ HC 89001

22.0

12510

Page 19: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Pendingin (refrigerator): sebuah mesin kalor yang beroperasi secara terbalik. Refrigerator menarik panas dari tempat dingin (di dalam pendingin) dan melepaskan panas ke tempat yang lebih hangat.

Mesin panas dapat bekerja kebalikannya Masukkan Energi disadap dari reservoir yang dingin. Energi ditransfer ke reservoir yang panas

Proses mesin panas ini bekerja sebagai pompa panas.Lemari es merupakan salah satu contoh pompa panas

Page 20: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Cara Kerja Refrigerator :“Kompresor menarik masuk fluida, mengkompresinya secara adiabatik, danmengirimkannya ke kumparan kondensor pada tekanan tinggi. Suhu fluidamenjadi lebih tinggi daripada udara di sekitar kondensor, maka refrigeranmengeluarkan pana QH dan sebagian mengembun menjadi zat cair. Fluidakemudian berekspansi secara adiabatik menuju evaporator dengan laju yangdikontrol oleh katup ekspansi. Ketika fluida berekspansi, f luida menjadi cukupdingin sehingga fluida dalam kumparan evaporator lebih dingin daripada suhudisekelilingnya.”

Page 21: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

W

QC

WQQ CH

Siklus pendingin terbaik adalah yang memindahkanKalor QC terbanyak dari dalam pendingin dengan

Kerja mekanik W sedikit mungkin

CH QQ

Semakin besar rasio ini maka semakin baik pendinginnyaRasio ini disebut koefisien kinerja (coeficient of performance)

CH

CC

QQ

Q

W

QK

0WQQ CH WQQ CH

Persamaan di bawah merupakan hubungan nilai-mutlakyang berlaku untuk mesin kalor dan pendingin

Page 22: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Pengertian penting

Refrigeration :

Perpindahan kalor dari media bertemperatur rendah ke media bertemperatur lebih tinggi.

Refrigerators :

Mesin yang menghasilkan refrigeration

Refrigeration cycles :siklus yang digunakan dalam menghasilkan refrigeration.

Refrigerants :

Fluida kerja yang digunakan dalam refrigerators.

Heat pumps :Refrigerators yang digunakan untuk pemanasan

Page 23: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Refrigerator dan heat pump

Refrigerator dan heat pumps pada dasarnya merupakan peralatan yang sama.

Refrigerator dan heat pumps berbeda hanya pada tujuannya saja. Tujuan dari refrigerator adalah mengambil

kalor (QL) dari medium bersuhu rendah (mempertahankan ruang pendingin tetap dingin)

Tujuan dari heat pump adalah mensuplai kalor (QH) ke medium bersuhu tinggi (mempertahankan ruang pemanas tetap panas)

Page 24: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP)

REFRIGERATOR and HEAT PUMP

> COP Refrigerator :

> COP Heat Pump :

Page 25: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Reverse refrigerators= Carnot Heat Pump

T-s Diagram

T

s

P2

P1

1

23QH

4

QL

COLD medium at TL

QL

WARM medium at TH

QH

Win

Condenser

Evaporator

Compressor

Turbine

3 2

41

Page 26: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh Kerja AC

Page 27: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Global Warming

Pemanasan global atau Global Warming adalah adanya proses peningkatan suhu rata-rata atmosfer, laut, dan daratan Bumi.

Freon memiliki Global Warming Potential (GWP) 510 kali lebih besar dari pada CO2. Karbondioksida dalam alam sendiri menyebabkan 9-26% efek rumah kaca. Dengan ditambahnya karbondioksida dari kendaraan bermotor, pemanasan global akibat efek rumah kaca semakin meningkat.

Page 28: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Global Warming

Lantas apa solusinya?

Tentunya selain syntetic refrigerant, ada juga natural

refrigerant, yaitu Hydrocarbon (CnH2n+2), atau yang sering

kita singkat dengan HC. Ini lah solusi yang BeON tawarkan

melalui hydrocarbon. Hydrocarbon sendiri terdapat dalam alam bebas, sayangnya teknologinya masih rumit dan mahal, sehingga kurang populer digunakan selama ini.

Apa saja keistimewaan hydrocarbon dibanding freon?

HC hanya terdiri dari unsur Hidrogen ( H ) dan Carbon ( C ), yang sangat mudah bersenyawa dengan udara, sehingga alami dan ramah lingkungan.

Selain ramah lingkungan, HC pun ramah terhadap kesehatan. Kulit tidak lagi terasa kering, dan tentu menghindari masalah kesehatan jangka panjang.

Penggunaan hydrocarbon pun menghemat listrik 15%-30% kunsumsi listri pendingin ruangan sehari-hari.

Page 29: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

SIKLUS CARNOT Carnot (1824) memperkenalkan suatu proses sederhana

ke dalam teori termodinamika yg sekarang dikenal sebagai siklus Carnot

Carnot berusaha menjelaskan asas-asas fisis mendasar yg menyangkut masalah efisiensi

Usaha Carnot ini adalah dasar pengetahuan tentang termodinamika

Siklus Carnot dapat dilaksanakan dg sistem yg bersifat apapun (padat, cair, gas, zat paramagnetik)

Teori mesin dikembangkan oleh Sadi Carnot

Dalam teori Carnot: Tidak ada mesin yang bekerja antara dua reservoir panas yang tersedia yang dapat lebih efisien dari pada mesin reversibel yang bekerja di antara kedua reservoir itu.

Mesin reversibel yang bekerja di antara dua tandon panas dinamakan Mesin Carnot

Page 30: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Diagram T-S

Pada gambar diatas, terlihat siklus Carnot a-b-c-d-a dalam diagram T-S

Luas kawasan yg dikelilingi oleh kurva menyatakan siklus Carnot adalah panas total yg masuk atau keluar sistem

Page 31: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Siklus Carnot utk Gas Sempurna

Zat melakukan proses siklis yg terdiri dari 2 isoterm dan 2 adiabat

d

Q1

Q2

a

c

b

V

p

T2

T1

Dimulai dari a kembali ke a: Ekspansi isotermal dari a ke b

pada suhu T1, panas Q1 masuk dan usaha dilakukan oleh sistem

Ekspansi adiabatik dari b ke c, suhu turun menjadi T2 dan usaha dilakukan oleh sistem

Pemampatan isotermal pd suhu T2 dari c ke d. Panas Q2 keluar dari sistem dan usaha dilakukan thp sistem

Pemampatan adiabatik dari d ke a, suhu naik menjadi T1 dan usaha dilakukan thp sistem

Page 32: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

MESIN CARNOT

qin

TA

qout

TB

V1 V4 V2 V3

1

4

2

3

P

V

w

Proses Adiabatik

2 3

4 1

Proses Isotemal

1 2

3 4

Page 33: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

A ke B adalah ekspansi isotermalGas ditempatkan pada reservoir dengan temperatur tinggi.Gas akan menyerap panas sebesarQhGas bekerja sebesar WAB untukmenaikkan piston.

Siklus Carnot, A ke B

Page 34: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Dari B ke C adalah proses ekspansiadiabatik.

Pada bagian dasar silinderdigantidengan dinding yang tidak dapatmenghantarkan panas.

Tidak ada panas yang masuk ataukeluar sistem.

Temperaturakan menurun dari Thke Tc.

Gas bekerja sebesar WBC

Siklus Carnot, B ke C

Page 35: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Gas ditempatkan pada reservoir bertemperatur dingin.

C ke D adalah proses kompresi isotermal.Gas akan membuang energi QC.Usaha WCD adalah usahayang

dilakukan oleh gas.

Siklus Carnot, C ke D

Page 36: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

D ke A adalah proses kompresiadiabatik.

Gas kembali ditempatkan padatempat tidak dapatmenghantarkan panas. Sehingga tidak ada pertukaranpanas dengan lingkungan.

Temperaturgas akan naik dariTc ke Th.

Usaha yang dilakukan gassebesarWCD.

Siklus Carnot, D ke A

Page 37: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Carnot menunjukkan bahwa efisiensi mesin tergantung pada temperatur reservoir.

Temperatur dinyatakan dalam Kelvin. Semua mesin Carnot yang beroperasi antara dua temperatur yang sama maka akan menghasilkan efisiensi yang sama.

H

C

H

C

T

T

Q

Qe 11

Efisiensi Mesin Carnot

Page 38: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Semua mesin sesungguhnya memiliki efisiensilebih rendah dibandingkan dengan mesin Carnot.

Mesin sesungguhnya bersifat irreversible karenaadanya gesekan.

Mesin sesungguhnya merupakan irreversiblekarena siklus yang dialami secara lengkap hanyaterjadi pada waktu yang singkat (spontan).

Mesin Sesungguhnya dibandingkandengan Mesin Carnot

Page 39: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Alpikasi Hukum II Termodinamikadalam Sistem Konversi Energi

isothermalcompression

adiabaticexpansion

isothermalexpansion

adiabaticcompression

TA

TB

a-b

b-c

c-d

d-a

QH

QC

W12

W23

W34

W41

CarnotEngine

Page 40: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Untukgas ideal energidalamhanyabergantungpadasuhumakapadaproses isotermalperubahanenergidalamsamadengannol

)1.........(lna

bHabH

V

VnRTWQ

)2.........(lnd

cCC

V

VnRTQ

c

dCcdC

V

VnRTWQ ln

WQ

)3......()/(ln

)/(ln

ab

dc

H

C

H

C

VV

VV

T

T

Q

Q

11

dCaH VTVT

1

1

1

1

d

c

a

b

V

V

V

V

d

c

a

b

V

V

V

V

11

cCbH VTVT

H

C

H

C

T

T

Q

Q

H

C

H

C

T

T

Q

Q

H

C

Q

Qe 1

H

C

T

Te 1

Subtitusikan persamaan 1 dengan persamaan 2

Dari proses adiabatik

Hubungan ini memberikan nilai efisiensi maksimum yang mungkin dari suatu mesin kalor yang beroperasi antara TC dan TH

Dari proses isotermal

Page 41: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

PENDINGIN CARNOT

Karena masing-masing langkah dalam siklus carnot adalah reversibel, maka seluruh siklus dapat dibalik, hal ini mengubah mesin menjadi pendingin

CH

C

QQ

QK

HC

HC

QQ

QQK

/1

/

H

C

H

C

T

T

Q

Q

CH

Ccarnot

TT

TK

Semakin besar perbedaan suhu TH –TC

semakin kecil harga K dan semakin besarkerja yang diperlukan untuk memindahkan

jumlah panas yang dibutuhkan

Page 42: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh Soal Mesin Carnot

1. Sebuah mesin carnot mengambil 2.000 J panas dari reservoirpada 500 K, melakukan kerja, dan membuang sejumlah panas kereservoirpada 350 K.

Ditanyakan :

a. Berapa banyak panas yang terbuang ?

b. Berapa banyak kerja yang dilakukan ?

c. Berapa efisiensinya ?

PENYELESAIAN :

a. Panas Q yang dibuang oleh mesin :

b. Kerja W yang dilakukan oleh mesin :

JK

KxJ

T

TQQ

H

CHC 400.1

500

350)000.2(

JJJQQW CH 600)400.1(000.2

Page 43: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh Soal Mesin Carnot

c. Efisiensi termal :

atau

%3030,0500

35011

K

K

T

Te

H

C

%3030,0000.2

600

J

J

Q

We

H

Page 44: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Apa itu mesin stirling ?

MESIN STIRLING

Mesin Stirling adalah mesin pembakaran eksternal yang menggunakan udara atau gas ( helium, hydrogen, nitrogen, methanol dsb) sebagai fluida kerjanya, bekerja berdasarkanprinsip peredaran termodinamika (motor udara panas), ditemukan pada tahun 1816 oleh Robert Stirling, Kilmamock-Skotlandia. Jadi pada mesin Stirling, gas hanya disusutkan dankemudian dikembangkan dengan pemanasan dari luar.

Page 45: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Mesin Stirling

Page 46: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Cara kerja Mesin stirling

Mesin ini dapat membakar setiap bahan

bakar padat (solid) atau cairan sebagai

sumber pemanasannya. Hal ini menyebabkan

mesin stirling sangat menarik, khususnya

pada situasi dimana bahan bakar

konvensional saat ini sangat mahal dan

sulit untuk memperolehnya. Beberapa jenis

mesin stirling , selain demikian efektif juga

sangat mudah pembuatannya, sehingga

menjadi pilihan yang terbaik untuk sistem

pembangkit listrik di beberapa negara

berkembang.

Play Video 1

Play Video 2

Page 47: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Variabel keadaan yang berhubungan dengan Hukum kedua termodinamikaadalah Entropi.

Perubahan entropi dinyatakan dengan ΔS, yaitu panas yang harus ditambahkanpada sistem dalam suatu proses reversibel untuk membawanya darikeadaan awalnya ke keadaan akhirnya Qr dibagi dengan temperatur absolut T padasistem dalam interval tersebut.

Secara matematis

Persamaan ini hanya dapat diterapkan padab agian proses yang reversibel,walaupun pada kenyataannya sistem merupakan irreversibel. Untuk menghitungbesarnya entropi untuk proses irreversibel dimodelkan sebagai proses reversibel.

Ketika energi diserap, Q berharga positif dan entropi akan naik.

Ketika energi dibuang, Q akan berharga negatif dan entropi akan turun.

ENTROPI

Page 48: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Ingat, persamaan matematis sebelumnya hanya mendefinisikan perubahanentropi.Entropi alam semesta meningkat karena proses-proses yang terjadi secaraalami.Terdapat proses-proses dimana entropi sebuah sistem menurun:

Jika entropi suatu sistem ,A, menurun, maka akan dibarengi denganmeningkatnya entropi sistem yang lain, B.Perubahan entropi sistem B akan lebih besar dibandingkan perubahanentropi sistem A.

Page 49: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Jika entropi sistem meningkat, komponen sistem menjadi semakin tidak teratur, random dan energi sistem lebih terdistribusi pada range lebih besar

Sdisorder > Sorder

Seperti halnya energi dalam atau entalpi, entropi juga fungsi keadaan yaitu hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir tidak pada bagaimana proses terjadinya

Ssis = Sfinal – Sinitial

Jika entropi meningkat maka Ssis akan positif, sebaliknya jika entropi turun, maka Ssis akan negatif

Page 50: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Entropi dan Ketidakteraturan

Redistribusi partikel gas dalam wadah terjadi tanpaperubahan energi dalam total sistem, semua susunanekivalen

Jumlah cara komponen sistem dapat disusun tanpamerubah energi sistem terkait erat dengan kuantitasentropi (S)

Entropi adalah ukuran ketidakteraturan sistem Sistem dengan cara tersusun ekivalen komponennya

sedikit seperti kristal padat memiliki ketidakteraturanyang kecil atau entropi rendah

Sistem dengan cara tersusun ekivalen komponennyabanyak seperti gas memiliki ketidakteraturan besar atauentropi tinggi

Page 51: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Entropidan Hukum Kedua Termodinamika

Apa yang menentukan arah perubahan spontan? Sistem alami cenderung kearah tidak teratur, random,

distribusi partikel kurang teratur

Beberapa sistem cenderung lebih tidak teratur (es meleleh) tetapi ada juga yang lebih teratur (air membeku) secara spontan

Dengan meninjau sistem dan lingkungan terlihat semua proses yang berlangsung dalam arah spontan akan meningkatkan entropi total alam semesta (sistem dan lingkungan). Ini yang disebut dengan hukum kedua termodinamika

Hukum ini tidak memberikan batasan perubahan entropi sistem atau lingkungan, tetapi untuk perubahan spontan entropi total sistem dan lingkungan harus positif

Suniv = Ssis + Ssurr > 0

Page 52: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Setiap sistem terisolasi akan makin acak

Sistem teratur Ada pola yang teratur dan

dapat diramalkan perkembangannya

Sistem tak teratur Kebanyakan atom-atomnya

bergerak acak

Entropi Ukuran bagi taraf keacakan Entropi sistem terisolasi

hanya dapat tetap, atau meningkat

Page 53: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Entropi dan Peluang Kebolehjadian

Andaikan suatu sistem yg terdiri dari sejumlah gas sempurna menjalani proses isotermal reversibel dari keadaan 1 ke keadaan 2

Suku pertama pada ruas kanan = 0, krn pada proses isotermal utk gas sempurna U tidak berubah. Hasilnya

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

1V

V

V

V

U

U

S

S

S

SV

VRV

T

pU

TT

QS

ddd

dd

1

212

V

VSS lnR

Page 54: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Entropi dan Peluang Kebolehjadian

Dari hasil ini kita dapat mendifinisikan

Tampak bahwa ada hubungan antara entropi dg peluang

Semakin besar terjadinya suatu peristiwa (proses),

semakin besar pula entropinya

Itulah sebabnya proses yg terjadi secara spontan selalu

menuju ke arah yang entropinya lebih besar

WS lnN

R

Page 55: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh Soal Entropi

1. Satu kg es pada 00C dicairkan dan diubah menjadi airpada 00C.

Ditanyakan :

> Hitung perubahan entropinya ? (Asumsikan bahwapelelehan berlangsung secara reversibel. Panas lebur air Lf = 3,34x 105 J/kg)

PENYELESAIAN :

Suhu T adalah konstan pada 273 K. Panas yang dibutuhkanuntuk melelehkan es adalah Q = mLf = 3,34 x 105 J/kg, makakenaikan entropi dari sistem adalah :

KJxK

Jx

T

QSSS /1022,1

273

1034,3 35

12

Page 56: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Contoh Soal Entropi

2. Satu kg air pada 00C dipanaskan menjadi 1000C.

Ditanyakan :

> Hitung perubahan entropinya ?

PENYELESAIAN :

Perubahan entropi dari sistem adalah :

KJx

K

KxKkgJxkg

T

Tmc

T

dTmc

T

dQSSS

T

T

/1031,1

273

373ln)./190.4()00,1(

ln

3

1

2

2

1

12

2

1

Page 57: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

HukumI mengatakan: U = W + q ;Andatidak dapatmemperolehlebihbanyakenergidarisistemmelebihiyang telahandaberikanpadasistem (you can’t win)

KesimpulanHuKum Ke-1 & 2 termodinamika

Hukum II mengatakan : efesiensi<100%;

Anda tidak dapat memperoleh energi sebanyak

yang telah anda berikan pada sistem(you can’t break even)

Page 58: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Hukum Ketiga Termodinamika mengacu pada negara dikenalsebagai "nol mutlak." Ini adalah titik bawah pada skala suhuKelvin. Skala Kelvin adalah mutlak, berarti 0 ° Kelvin secaramatematis suhu terendah di alam semesta. Hal ini berhubungandengan sekitar -273,15 derajat Celsius, atau -459,7 Fahrenheit.

HuKum Ke-3 termodinamika

Hukum Ketiga Termodinamika berarti bahwa sebagaisistem suhu mendekati nol mutlak, entropi yang mendekatikonstan (untuk kristal murni sempurna, konstan ini adalahnol). Sebuah kristal yang sempurna murni adalah satu dimana setiap molekul identik, dan penyelarasan molekulsempurna bahkan seluruh substansi. Untuk-murni nonkristal, akan ada beberapa energi yang berkaitan denganketidaksempurnaan, sehingga entropi tidak bisa menjadi nol.

Page 59: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

Entropi zat murni dalam kesetimbangan termodinamikamendekati

nol karenasuhu mendekati nol (Kelvin).

KesimpulanHuKum Ke-3 termodinamika

Suhu (Kelvin) dari setiap zat murni

dalam kesetimbangan

termodinamika mendekati nol ketika entropi mendekati nol.

Page 60: HK II Termodinamika Ketersediaan Energi AK Final

To : Mr. Resa T. S. & TI 17 Friends