TERMODINAMIKAKelompok :

Alvian Raharjo A (02)Aprilia Prihatmi R (06)Asri Nawan C (08)Febriana Ernawati (12)Inggrid E (15)

Juniar Ikhsan E (16)Nurul Siti A.T (20)Sinung Hartarti T.O.P (27)

XI IPA 6SMA N 1 SUKOHARJO 2012/2013

Hukum IITermodinamika

Entropi

Mesin Pendingin Soal-Soal

Termodinamika

• Kalor tidak akan mengalir spontan dari benda dingin ke benda panas[Rudolf Clausius (1822 – 1888)]

• Pada taraf molekular:– – Molekul yang bergerak lebih cepat, akan

menyebarkan energinya kepada lingkungannya• Pada taraf makroskopik:

– – Perlu pasokan energi / usaha, untuk mendinginkan sebuah benda.

[Rudolf Clausius (1822 – 1888)]

HUKUM II TERMODINAMIKA

• Anda tidak dapat membuat mesin yang sekedar mengubah kalor menjadi usaha sepenuhnya [Kelvin (1824 – 1907) & Planck (1858 – 1947)]– Efisiensi mesin tidak dapat 100%– Diperlukan tandon panas dan tandon dingin– Tandon panas menjadi sumber energi– Perlu membuang kalor pada suhu yang lebih rendah,

ke tandon dingin– Biasanya tandon suhu terendah = atmosfer

[Kelvin (1824 – 1907) & Planck (1858 – 1947)]

Hukum II termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak dapat terjadi. Pembatasan ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara, antara lain :

1. 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”

2. Hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor: “Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar.”

3. Hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi: “Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses ireversibel terjadi”

• Jika tidak ada kerja dari luar, panas tidak dapat merambat secara spontan dari suhu rendah ke suhu tinggi (Clausius)

• Proses perubahan kerja menjadi panas merupakan proses irreversible (Proses reversible adalah suatu proses yang keadaan mula-mula dari sistem dapat dikembalikan tanpa merubah keadaan di sekelilingnya.) jika tidak terjadi proses lainnya (Thomson-Kelvin-Planck)

• Suatu mesin tidak mungkin bekerja dengan hanya mengambil energi dari suatu sumber suhu tinggi kemudian membuangnya ke sumber panas tersebut untuk menghasilkan kerja abadi (Ketidakmungkinan mesin abadi)

• Mesin Carnot adalah salah satu mesin reversible yang menghasilkan daya paling ideal. Mesin ideal memiliki efisiensi maksimum yang mungkin dicapai secara teoritis

Hukum II Termodinamika memberikan batasan-batasan terhadap perubahan energi yang mungkin terjadi dengan beberapa perumusan :

• Entropi adalah besaran yang menyatakan banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Ketika suatu sistem menyerap sejumlah kalor Q dari reservoir yang memiliki temperatur mutlak, entropi sistem tersebut akan meningkat dan entropi reservoirnya akan menurun sehingga perubahan entropi sistem dapat dinyatakan dengan persamaan :

ΔS = Q/T

ENTROPI

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

ΔSsistem + ΔSlingkungan = ΔSseluruhnya > 0

Entropi didasarkan pada perubahan setiap keadaan yang dialami partikel dari keadaan awal hingga keadaan akhirnya. Semakin tinggi entropi suatu sistem, semakin tidak teratur pula sistem tersebut (sistem menjadi lebih rumit, kompleks, sukar diprediksi secara absolut dan eksak).

Mesin pendingin berprinsip, menyerap energi panas dari dalam suatu ruang dan kemudian menyedot dan membuangnya

ke lingkungan.

MESIN PENDINGIN

Contoh dari mesin pendingin adalah Lemari Es dan AC

Bentuk persamaan efisiensi mesin pendingin (koefisien kinerja mesin pendingin dinyatakan dengan huruf cp

atau kk) adalah :

cp = kk = 

 selalu lebih besar nilainya dari 

 maka hasil pembagian fungsi tersebut selalu lebih dari angka 1.

Skema kerja mesin pendingin (refrigerator).

1. Gambar di dibawah menunjukkan bahwa 1.200 J kalor mengalir secara spontan dari reservoir panas bersuhu 600 K ke reservoir dingin bersuhu 300 K. Tentukanlah jumlah entropi dari sistem tersebut. Anggap tidak ada perubahan lain yang terjadi.

SOAL-SOAL

1. Diketahui Q = 1.200 J, T1 = 600 K, dan T2 = 300 K.

Perubahan entropi reservoir panas: ΔS1 = Q1/T1 = -1.200J/600K = -2J/K

Perubahan entropi reservoir dingin: ΔS2 = Q2/T2 = 1.200J/300K = 4J/K

Total perubahan entropi total adalah jumlah aljabar perubahan entropi setiap reservoir:

ΔSsistem = ΔS1 + ΔS2 = –2 J/K + 4 J/K = +2 J/K

Jawaban

2. Temperatur didalam ruangan pendingin sebuah kulkas -18 C, sedangkan suhu diluar 433 C . setiap jam, kalor yang dikeluarkan dari 4ruangan pendingin 2,25 x 106 J. Berapakah besarnya daya listrik yang digunakan?

• Dik : T1 = 33 3C = 306 3K

T2= -18 3C = 255 3K

Q1= 2,25 x 106J

t = 1 jam = 30 menit• Dit : P = ...?• Jawab :

=

=

=

=

W =

W =

= 450000 J

P =

=

= 125 W

Jawaban

3. Kalor mengalir secara spontan sebesar 1500 J dari reservoir panas bersuhu 500 K menuju reservoir dingin bersuhu 300 K. Tentukan perubahan entropi jagat raya jika dianggap tidak ada perubahan yang lain terjadi !

• Diketahui : Q1 = -1500 J, T1 = 500 K, Q2 = 1500 J T2 = 300 K.• Jawab :

S jagatraya = S1 + S2= Q1 + Q2 = -1500 + 1500 T1 T2 500 300

= -3 + 5 =2

Jawaban

4. Bagaimanakah bunyi Hukum II Termodinamika menurut rumusan Rudolf Clausius ?

• “Bila dua benda disentuhkan, kalor akan mengalir secara spontan dari benda yang bersuhu tinggi ke banda bersuhu rendah. Kalor tidak ,mungkin mengalir secara spontan dari benda bersuhu rendah ke banda bersuhu tinggi. “

Jawaban

5. Di dalam lemari es temperaturnya -23 C dan 4gas yang diciptakan di dalamnya mengembun serta mempunyai temperatur 27 C. Hitung 4besarnya daya guna lemari es tersebut !

• Dik : T2 = -23 C = 250 K 4 4

T1= 27 C = 250 K 4 4

• Dit : K = ...?• Jawab : K= = = 5

Jawaban

6. Suatu mesin melepas kalor sebesar 165 J. Jika efisiensi mesin tersebut adalah 72,5% hitung besarnya usaha mesin tersebut!

• Dik : Q2 = 165 J

η = 72,5%• Dit : W = ...?• Jawab :η = 1- 72,5% = 1- 0,725 = 1- = 1 - 0,725 = 0,275

Q1=

= 600 JMaka, W = Q1 - Q2

= 600 – 165= 435 JJadi, usaha mesin tersebut adalah 435 J.

Jawaban

7. Apakah akibat dari hukum II Termodinamika? Berikan contonya!

• Akibat dari hukum II Termodinamika adalah secara alami kalor mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Contoh, saat kita memasukkan es ke dalam segelas air panas, es akan mencair akibat panas yang berasal dari air panas. Akan tetapi, proses kebalikannya tidak akan terjadi yaitu sebagian air di dalam gelas kembali menjadi es dan sebagian air linnya kembali mengalami peningkatan suhu menjadi panas.

Jawaban

TERIMA KASIH