HUKUM KEDUATERMODINAMIKA

Arah Proses Termodinamik• Proses termodinamik yang berlanggsung secara alami

seluruhnya disebut proses ireversibel (irreversibel process). Proses tersebut berlanggsung secara spontan pada satu arah tetapi tidak pada arah sebaliknya. Contohnya kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.

• Proses reversibel adalah proses termodinamik yang dapat berlanggsung secara bolak-balik. Sebuah sistem yang mengalami idealisasi proses reversibel selalu mendekati keadaan kesetimbangan termodinamika antara sistem itu sendiri dan lingkungannya. Proses reversibel merupakan proses seperti-kesetimbangan (quasi equilibrium process).

Tiga pernyataan bagi Hukum Kedua Termodinamika

– Kalor tidak mengalir secara spontan dari dingin ke panas(sebaliknya: dapat spontan?)

– Tidak ada mesin yang dapat mengubah kalor menjadi usaha secara utuh(sebaliknya: dapat spontan?)

– Setiap sistem terisolasi condong menjadi acak(sistem terbuka: dapat menumbuhkan keteraturan?)

Mesin panas (heat engine)

Mesin panas adalah sistem yang bekerja secara siklus, dan melalui permukaan-permukaan batasannya, energi dalam bentuk panas dan kerja yang dapat mengalir.

Tujuannya mengubah panas menjadi kerja. Mesin panas mengalami proses – proses secara periodik kembali kekeadaan semula (reversible).

Karakteristik mesin panas (heat engine)

Sebuah mesin kalor dapat dikarakteristikkan sebagai berikut : 1. Mesin kalor menerima panas dari source

bertemperatur tinggi (energi matahari, furnace bahan bakar, reaktor nuklir, dll).

2. Mesin kalor mengkonversi sebagian panas menjadi kerja (umumnya dalam dalam bentuk poros yang berputar).

3. Mesin kalor membuang sisa panas ke sink bertemperatur rendah.

4. Mesin kalor beroperasi dalam sebuah siklus.

Gambar ini melukiskan skema mesin kalor.

QH menyatakan besarnya input

kalor, dan subscript H menyatakan hot reservoir.

QC menyatakan besarnya kalor

yang dibuang, dan subscript C merepresentasikan cold reservoir.

W merepresentasikan kerja yang dilakukan.

Skema Mesin Kalor

WQU

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

WQ

WQ

0

CHCH QQQQQ

CH

CH

QQW

QQQW

Mesin Kalor ….• Untuk menghasilkan efisiensi yang tinggi, sebuah

mesin kalor harus menghasilkan jumlah kerja yang besar dan kalor input yang kecil. Karenanya, efisiensi, e, dari suatu mesin kalor didefinisikan sebagai perbandingan antara kerja yang dilakukan oleh mesin W dengan kalor input QH:

(1)

• Jika kalor input semuanya dikonversikan menjadi kerja, maka mesin akan mempunyai efisiensi 1.00, karena W = QH; dikatakan mesin ini memiliki efisiensi 100%, idealnya demikian.Tetapi hal tersebut tidak mungkin QC tidak sama dengan nol

HQ

W

panasInput

dilakukanygKerjae

Mesin Kalor• Sebuah mesin, harus mengikuti

prinsip konservasi energi. Sebagian dari kalor input QH diubah menjadi kerja W, dan sisanya QC dibuang ke cold reservoir. Jika tidak ada lagi kehilangan energi dalam mesin, maka prinsip konservasi energi:

QH = W + QC

HQ

We

H

C

H

CH

Q

Q

Q

QQe

1

CH QQW

HQ

We

HEAT EXCHANGER

Apa itu heat exchanger ??• Alat yang dibangun untuk efisiensi perpindahan panas

dari satu medium ke medium lainnya yang dipisahkan oleh dinding yang solid, sehingga tidak ada kontak langsung dan tidak bercampur

• Alat yang membantu perpindahan panas dari fluida panas ke fluida dingin tanpa ada kontak langsung, selalu menggunakan elemen konduksi yang bisasanya dalam bentuk tabung atau lempengan untuk memisahkan dua fluida.

Fungsi Heat Exchanger

Mengontrol sistem atau substansi temperatur

dengan menambah atau menghilangkan energi

termal

Aplikasi

• Biasa digunakan pada :

• Pemanas ruangan• mesin pendingin • pembangkit tenaga

listrik• pabrik kimia • pabrik petrokimia• kilang minyak

bumi• pengolahan limbah

• Contoh : Mesin pembakaran internal dimana air sebagai pendingin yang mengalir dalam radiator, udara melalui coil, sehingga air mendinginkan mesin, dan memanaskan udara yang masuk

Tipe - Tipe Heat Exchanger

Berdasarkan tipe aliran

Berdasarkan tipe konstruksi

1. Laminar2. Turbulen

1. Coil heat exchanger

3. Plate heat exchanger

2. Shell-and-tube heat exchanger

4. Sipral Heat Exchanger

Aliran Turbulen dan Laminar

• Aliran turbulen lebih baik dalam perpindahan panasnya karena fliuda bercampur

• Aliran laminar, proses perpindahan panas bergantung seluruhnya pada konduktifitas termal dari fluida untuk perpindahan panas dari dalam aliran ke dinding exchanger

• Aliran laminar menghasilkan kerugian kecil, yang hasilnya berbanding lurus dengan kenaikan kecepatan. contohnya : dua kali lipat kecepatan aliran, menggandakan kehilangan tekanan

Tipe aliran pada exchanger dapat ditentukan dengan Reynolds number (NRe)

•

Keseimbangan

•

Efektivitas

Perbandingan aktual panas yang ditransfer ke panas yang bisa ditransfer oleh penukar

kalor dengan ukuran tak terbatas

Cara terbaik untuk membandingkan berbagai jenis penukar kalor

Contoh Efektivitas

• Pada gambar menunjukkan aliran fluida panas yang didinginkan oleh aliran fluida dingin dengann heat exchanger tipe counterflow

• Dalam sebuah penukar panas yang ideal, dengan = 1, keluar

suhu aliran panas yang sama dengan yang masuk suhu aliran dingin

Persamaan Heat Exchanger

•

Thermal Performance

• Thermal performance penukar panas diperkirakan dengan menghitung transfer panas secara keseluruhan koefisien U dan daerah A.

• Temperatur inlet dari dua aliran dapat ditentukan dengan 3 persamaan,

yang mana delta T log menggunakan rata-rata aritmatik, dan keseimbangan energi panas dalam setiap aliran.

Tipe Heat Exchanger

• Diameter kecil• Panjang tabung

konsentris ditempatkan dalam tabung yang lebih besar

• Tabung gabungan yang melengkung dalam heliks.

• Tipe ini sistemnya kuat, mampu menangani tekanan tinggi dan

• Perbedaan temperatur yang luas.

kelebihan :• Murah• Kecepatan aliran lebih tinggi• Bilangan reynolds lebih tinggi• cocok untuk aliran rendah

kekurangan :• Area perpindahan panas nya kecil

sehingga kinerja termal buruk

Coil heat exchanger [Penukar Kalor Jenis Kumparan/koil]

-Aplikasi :- biasanya digunakan untuk membentuk suatu suhu tetap untuk

aliran proses-sampel sebelum melakukan pengukuran. - Digunakan untuk mengkondensasikan suhu tinggi aliransampel

• Satu atau lebih bentuk spiral, bare tube coils yang tertutup shell dan dilas baja.

• Tidak bisa mendinginkan cairan dibawah 3°C

Aplikasi• mendinginkan bir

dan minuman lain dalam bar, dalam kasus lain minuman sering precooled untuk beberapa tingkat sebelum masuk chiller.

Tipe Heat Exchanger Shell an coil collers

• Terdiri dari seikat tabung sejajar yang memberikan transfer panas, permukaannya memisahkan dua aliran fluida

• Pada bagian tube-side Fluida melewati secara aksial melalui bagian dalam tabung;

• Pada bagian shell-side• Fluida melewati bagian luar tabung.

• Pada bagian Baffles Sekat luar dan tegak lurus pada tabung, berbentuk melintang dan menyokong tabung

• Tube side menutup ujung tabung, memastikan pemisahan dua aliran

Kelebihan• Thermal performance lebih tinggi dari tipe

penukar kalor jenis coil• Tekanan lebih tinggi dari penukar kalor jenis

pelat• efisiensi yang tinggi, • memerlukan tempat yang minim • mudah dirawat • mudah beradaptasi hampir semua tipe liquid

chilling

Kekurangan :• Kinerja termal [thermal performance] lebih

rendah dari tipe penukar kalor jenis pelat• Tekanan lebih rendah dari penukar kalor jenis

coil

Tipe Heat Exchanger Shell and tube

• Terdiri dari pelat ganda, tipis, sedikit terpisah yang memiliki permukaan yang sangat besar dan bagian-bagian aliran fluida untuk perpindahan panas.

Kelebihan • Koefisien perpindahan

panas tinggi• Area perpindahan

panas luas• penurunan tekanan

rendah• Efektivitas tinggi• mudah di bongkar

pasang untuk kepentingan pembersihan, dan inspeksi.

• Tipe ini cocok di aplikasikan pada sistem refrigerasi

Tipe Heat Exchanger Plate heat exchanger

kekurangan - Kemampuan tekanan rendah- Ada banyak jenis exchanger plate yang permanen atau tipe close,

• Menggabungkan heat exchanger plate dan teknologi heat exchanger shell & tube.

• Di tengah-tengah dari heat exchanger ada satu plate yang dilas melingkar dibuat dengan menekan dan memotong pelat bulat dan di las secara bersamaan.

Tipe Heat Exchanger Plate & shell heat exchanger

Kelebihan• transfer panas tinggi, • tekanan tinggi, • suhu operasi yang tinggi, • ukuran yang ringkas, • penyumbatan yang rendah • suhu pendekatan dekat. • aman terhadap kebocoran pada tekanan dan suhu tinggi

• Heat exchanger menggunakan intermediate fluida atau tempat yang solid untuk menahan panas, yang kemudian pindah ke sisi lain dari penukar panas akan dirilis.

• Dua contoh ini adalah roda adiabatik, yang terdiri dari roda besar yang berputar melalui cairan panas dan dingin, dan heat exchanger fluida.

Adiabatic wheel heat exchangerTipe Heat Exchanger

• Heat exchanger ini dapat digunakan baik untuk memanaskan cairan hingga menguap (atau mendidih) atau digunakan sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengkondensasi ke cairan.

Tipe Heat Exchanger Heat exchanger perubah fasa

Aplikas• Reboilers digunakan untuk memanaskan umpan masuk untuk menara penyulingan

• Pembangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang digerakkan turbin biasanya menggunakan heat exchanger untuk mendidihkan air menjadi uap.

• Heat exchanger atau unit serupa untuk memproduksi uap dari air yang sering disebut boiler atau generator uap.

• Heat exchanger ini dapat digunakan baik untuk memanaskan cairan hingga menguap (atau mendidih) atau digunakan sebagai kondensor untuk mendinginkan uap dan mengkondensasi ke cairan.

Tipe Heat Exchanger Heat exchanger perubah fasa

Aplikas• Reboilers digunakan untuk memanaskan umpan masuk untuk menara penyulingan

• Pembangkit tenaga listrik yang memiliki uap yang digerakkan turbin biasanya menggunakan heat exchanger untuk mendidihkan air menjadi uap.

• Heat exchanger atau unit serupa untuk memproduksi uap dari air yang sering disebut boiler atau generator uap.

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

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

Hukum II Termodinamika

• 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 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

MESIN KALOR

• Sebuah mesin kalor adalah sesuatu alat yang menggunakan kalor/panas untuk melakukan usaha/kerja.

• Mesin kalor memiliki tiga ciri utama:

1. Kalor dikirimkan ke mesin pada temperatur yang relatif tinggi dari suatu tempat yang disebut reservoar panas.

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

3. Sisa dari kalor input heat dibuang pada temperatur yang lebih rendah dari temperatur input ke suatu tempat yang disebut reservoar dingin.

Gambar ini melukiskan skema mesin kalor.

QH menyatakan besarnya input kalor,

dan subscript H menyatakan hot reservoir.

QC menyatakan besarnya kalor yang

dibuang, dan subscript C merepresentasikan cold reservoir.

W merepresentasikan kerja yang dilakukan.

Skema Mesin Kalor

WQU

WQ

WQ

0

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

CHCH QQQQQ

CH

CH

QQW

QQQW

Mesin Kalor ….

• Untuk menghasilkan efisiensi yang tinggi, sebuah mesin kalor harus menghasilkan jumlah kerja yang besar dan kalor input yang kecil. Karenanya, efisiensi, e, dari suatu mesin kalor didefinisikan sebagai perbandingan antara kerja yang dilakukan oleh mesin W dengan kalor input QH:

(1)

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

idealnya demikian.Tetapi hal tersebut tidak mungkin QC tidak sama dengan nol

HQ

W

panasInput

dilakukanygKerjae

Mesin Kalor• Sebuah mesin, harus mengikuti prinsip

konservasi energi. Sebagian dari kalor input QH diubah menjadi kerja W, dan sisanya QC dibuang ke cold reservoir. Jika tidak ada lagi kehilangan energi dalam mesin, maka prinsip konservasi energi:

QH = W + QC

HQ

We

CH QQW

H

C

H

CH

Q

Q

Q

QQe

1

HQ

We

Contoh 1: 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

Proses mesin bakar

TH

TC

QH

QC

W

REFRIGERATOR

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.

0 WQQ CH

WQQ CH

WQQ CH

TH

TC

QH

QC

W

REFRIGERATOR

W

QC

WQQ CH

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

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

Prinsip Carnot dan Mesin Carnot

• Bagaimana membuat mesin kalor beroperasi dengan efisiensi maksimum?

• Insinyur Prancis Sadi Carnot (1796–1832) mengusulkan bahwa sebuah

mesin kalor akan memiliki efisiensi maksimum jika proses-proses dalam

mesin adalah reversibel (dapat balik).

• Suatu proses reversibel adalah suatu keadaan dimana kedua sistem dan

lingkungannya dapat kembali ke keadaan semula, sama persis seperti

sebelum terjadinya proses.

• Tujuan dari mesin kalor adalah perubahan panas menjadi kerja dengan

efisiensi sebesar mungkin.

• Selama perpindahan panas dalam mesin carnot tidak boleh ada perbedaan

suhu yang cukup besar.

Prinsip Carnot dan Mesin Carnot…

Prinsip Carnot : Sebuah alternatif penyataan Hukum II Termodinamika

Tidak ada mesin ireversibel yang beroperasi antara dua reservoir pada suhu konstan dapat mempunyai efisiensi yang lebih besar dari sebuah mesin reversibel yang beroperasi antara temperatur yang sama. Selanjutnya, semua mesin reversibel yang beroperasi antara temperatur yang sama memiliki efisiensi yang sama.

Prinsip Carnot dan Mesin Carnot …

Tidak ada mesin nyata yang beroperasi secara reversibel. Akan tetapi, ide mesin reversibel memberikan standard yang berguna untuk menilai performansi mesin nyata. Gambar ini menunjukkan sebuah mesin yang disebut, Mesin Carnot, yang secara khusus berguna sebagai model ideal.

Suatu sifat penting dari mesin Carnot adalah bahwa semua kalor input QH berasal dari suatu hot reservoir pada satu temperatur tunggal TH dan semua kalor yang dibuang QC pergi menuju suatu cold reservoir pada satu temperatur tunggal TC.

Ciri-ciri siklus carnot

• Setiap proses yang melibatkan perpindahan panas haruslah isotermal baik pada TH maupun pada TC.

• Setiap proses yang mengalami perubahan suhu tidak terjadi perpindahan panas (proses adiabatik)

• Siklus carnot terdiri dari dua proses isotermal reversibel dan dua proses adiabatik reversibel

Application of 2nd law to energy conversion systemsApplication of 2nd law to energy conversion systems

isothermalcompression

adiabaticexpansion

isothermalexpansion

adiabaticcompression

TA

TB

a-b

b-c

c-d

d-a

QH

QC

W12

W23

W34

W41

CarnotEngine

Application of 2nd law to energy conversion systemsApplication of 2nd law to energy conversion systems

CarnotCycle

TA

TB

1 2

34

TA

TB

1 2

34

V

V

T

T

reversibleheat engine

reversibleheat pump

engine

Untuk gas ideal energi dalam hanya bergantung pada suhumaka pada proses isotermal perubahan energi dalam sama dengan nol

)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 persmaan 2

Dari proses adiabatik

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

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 besar

kerja yang diperlukan untuk memindahkan jumlah panas yang dibutuhkan

Prinsip Carnot dan Mesin Carnot …

• Untuk mesin Carnot, perbandingan antara kalor yang dibuang QC dengan kalor input QH dapa dinyatakan dengan persamaan berikut:

dengan TC dan TH dalam kelvins (K).

• Efisiensi mesin Carnot dapat dituliskan sebgai berikut:

Hubungan ini memberikan nilai efisiensi maksimum yang mungkin dari

suatu mesin kalor yang beroperasi antara TC dan TH

H

C

H

C

T

T

Q

Q

H

C

H

C

T

T

Q

Qe 11

entropi

Adalah besaran termodinamika yang menyertaiperubahan setiap keadaan dari keadaan awal sampaikeadaan akhir sistem. Entropi menyatakan ukuranketidakteraturan suatu sistem

Entropi

• Pada bab sebelumnya disebutkan bahwa Q2 adalah panas yang masuk kedalam sistem dan Q1 adalah panas yang keluar sistem

• Pernyataan carnot yaitu :

• Selanjutnya Q2 diberi tanda (+), dan Q1 (-)• sehingga

2

2

1

1

T

Q

T

Q

2

2

1

1

T

Q

T

Q 0

T

Q

T

Q

1

1

2

2

Entropi• Selanjutnya ditinjau suatu proses siklis

reversibel berupa satu kurva tertutup, seperti pada gambar

• Proses ini dapat didekati sedekat-dekatnya dg sejumlah besar siklus Carnot kecil-kecil dg arah yg sama

• Bagian-bagian adiabatik siklus-siklus itu dijalani dua kali dengan arah yg berlawanan, sehingga saling melenyapkan.

• Hasil keseluruhan menjadi suatu garis bergerigi yang tertutup.

Entropi

• Jika siklus-siklus itu dibuat lebih kecil, maka bagian-bagian adiabatik seluruhnya saling melenyapkan

• Sedangkan bagian-bagian isotermalnya tidak

Entropi

• Jika suatu siklus kecil beroperasi antara suhu T2 dan T1 dg arus panas yg bersankutan ∆Q2 dan ∆Q1, berlaku persamaan

• Jika dijumlahkan semua siklus • Indeks r proses reversibel• Dalam keadaan limit, siklus-siklus dibuat tak terhingga

kecil proses yg terbentuk seperti gigi gergaji, dan mendekati siklus aslinya

0

2

2

1

1

T

Q

T

Q

0

T

Qr

Entropi

• Tanda Σ diganti dg integral tertutup

• Besaran Q bukan fungsi keadaan sehingga d’Q bukan diferensial eksak

• Tetapi adalah diferensial eksak,

diberi lambang dS. • Besaran S disebut entropi yg adalah fungsi

keadaan.

0 T

Qd' r

T

Qd' r

Entropi

Entropi

• Besaran S disebut entropi yg adalah fungsi keadaan

• Satuan S J.K-1 (SI, MKS)• Entropi adalah besaran ekstensif yang

bila dibagi dengan jumlah massa m atau jumlah mol n entropi jenis (s)

T

Qd'dS r 0dS

m

Ss atau

n

Ss

Satuan s J.kg-1. K-1 atau J.mol-1K-1 (SI) Satuan s J.kg-1. K-1 atau J.kmol-1K-1

5. Entropy pada Gas ideal

Dalam hal ini, keadaan kesetimbangan adalah keadaan dimana entropi maksimum secara termodinamika

Apabila entropi suatu sistem tertutup yang memiliki suhu seragam (T) bertambah entropy sebesar (dS) akibat dari adanya penambahan kalor  (dQ) ke dalam sistem dari lingkungannya, maka besaran-besaran ini saling berhubungan. dS = dQ / T Jika pada reversible

dS = dQ / T + dS gen

NERACA ENTROPI UNTUK SISTEM BUKA

Hukum menyatakan bahwa kedua perubahan total entropi terkait dengan proses apapun harus positif , dengan nilai limit dari nol untuk proses reversibel .

Persyaratan ini diperhitungkan dengan menulis entropi keseimbangan untuk kedua sistem dan sekitarnya , dianggap bersama-sama , dengan memasukkan Istilah entropi generasi untuk menjelaskan irreversibilities proses .

Istilah ini adalah jumlah dari tiga orang lain : satu untuk perubahan entropi di sungai yang mengalir masuk dan keluar dari control volume, satu untuk perubahan entropi dalam volume atur , dan satu untuk perubahan entropi dalam lingkungan .

Jika proses ini reversibel , ketiga istilah jumlah nol sehingga AStotd = 0 Jika proses ini tidak dapat diubah, mereka berjumlah kuantitas positif , istilah entropi generasi .

Δ(Sm) + Dimana sG adalah tingkat generasi entropi.Persamaan ini adalah bentuk tingkat umum dari entropi keseimbangan, berlaku pada setiap saat . Setiap istilah dapat bervariasi dengan waktu .

Ada beberapa istilah :1. hanya tingkat bersih keuntungan dalam entropi sungai mengalir , yaitu ,

perbedaan antara total entropi diangkut oleh aliran keluar dan total entropi diangkut dalam pintu masuk sungai

2. laju perubahan terhadap waktu dari total entropi cairan yang terkandung dalam mengontrol volume

3. untuk perubahan entropi di sekitarnya, hasil perpindahan panas antara sistem dan lingkungan

Laju perpindahan panas Qj, sehubungan dengan bagian tertentu dari permukaan kontrol menjadi terkait dengan Tσ.j dimana σ, j menunjukkan suhu di sekitarnya. Tingkat perubahan entropi di sekitarnya sebagai akibat transfer ini kemudian menjadi -Q j / Tσ.j.

Tanda minus mengkonversi Q j, ditetapkan dengan memperhatikan sistem untuk tingkat panas di sekitarnya.

Persamaan entropy kesetimbangan :Ada duasumberireversibilitas: (a) mereka di dalam volume atur, yaitu, irreversibilities internal dan (b) yang dihasilkandaripanasmentransferseluruhperbedaansuhuterbatasantarasistemdansekitarnya, yaitueksternalirreversibilitiestermal. DalamkasusmembatasimanasG = 0, proses harusbenar-benarreversibel, menyiratkan:• Proses ini internal reversibeldalam volume kontrol.• Perpindahanpanasantara volume

kontroldansekitarnyaadalahreversibel.

8. Calculation Of ideal Work

Pada kebanyakkan aplikasi dari proses kimia, aspek kinetik dan potensial diabaikan.

Dan jika pada pengontrolan volume, maka :

Dan jika pada unit yang memiliki massa dasar maka :

ideal = fs - Tfs

ideal = (

ideal =

Mengetahuiefisiensi () termodinamikadengancarahununganantara Usaha padakeadaan ideal danusahakeseluruhan.

jikakeadaanideal

adalahnegatifmakaidealtersebutmenjadi Usaha yang maksimalmemberikanperubahanterhadapaliran, yang akanlebihbesardaris

(work digunakan) =(work dihasilkan) =

9. LOST WORK

Suatu usaha yang diterpakai untuk menghasilkan produk dari proses irreversibel disebut lost work (Wlost)Formula :

lost =

Keterangan : = Usaha yang

digunakan= Usaha

keseluruhan = Usaha dalam keadaan ideal

Third Law Of Thermodynamics

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa “pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nol. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.”

Jika bentuk zat-nya tidak kristal, misalnya amorph atau kaca, perhitungan menunjukkan bahwa entropi dari unsur-unsur yg lain lebih besar dari kristal.

jika entropi nol pada T= 0 K jadi, pers. 5.13 dapat digunakan untuk menghitung entropi absolut. Dengan T= 0 sebagai baatas bawah pada integrasi, iabsolut entropi gas pada temperatur T berdasarkan data kalorimetri adalah :

Karena molekul gas ideal tidak berinteraksi, energy dalamnya tertinggal dengan molekulnya. Entropi ini tidaklah benar. Penafsiran entropi yang mikroskopik didasarkan pada suatu konsep yang berbeda.

Untuk menyatakan permasalahan, cara kwantitatif telah dikembangkan oleh L. Boltzmann dan J. W. Gibbs melalui suatu kwantitas yang menggambarkan banyaknya cara berbeda partikel mikroskopik dapat didistibusikan di antara "keadaan", diberikan oleh rumusan umum:

Di mana n adalah total jumlah partikel, dan n1, n2, n3, dll., menunjukkan angka-angka partikel nsur/butir di (dalam) " keadaan" 1,2,3, dan lain lain.Total jumlah partikel adalah NA molekul, dan pada keadaan pertamanya adalahHasil ini mengkonfirmasikan bahwa pada awalnya molekul dapat didistribusikan antara kedua " keadaan" dalam satu arah.

Entropi dari Sudut Pandang Mikroskopis

Hal ini memberi nilai besar untuk , bahwa molekul dapat didistribusi merata antara kedua " keadaan" melalui banyak cara. Banyak nilai-nilai yang mungkin, masing-masing yang dihubungkan dengan partikular yang tidak terdistribusi seragam antara kedua bagian tempat.Hubungan yang dibentuk oleh Boltzmann antara entropy dan diberi oleh:

Konstanta Boltzmann k sama dengan R/NA. Perbedaan entropi pada dua keadaan:

Jika nilai disubstitusikan maka hasilnya