hukum termodinamika

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

Hukum pertama Termodinamika merupakan perluasan dari hukum kekelan energi yang menyatakan ” meskipun energi kalor telah berubah menjadi perubahan energi dalam dan usaha luar gas,jumlah seluruh energi itu selalu tetap”.Dinyatakan dalam bentuk persamaan: ∆Q = ∆U + ∆W dengan ∆Q = energi kalor yang diserap atau dilepas sistem

∆U = perubahan energi dalam

∆W = usaha luar (kerja)

· Jika sistem melakukan kerja,nilai ∆W bertanda positif

· Jika sistem menerima kerja,nilai ∆W bertanda negatif

· Jika sistem melepas kalor,nilai ∆Q bertanda negatif

· Jika sistem menerima kalor,nilai ∆Q bertanda positif

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA

Hukum pertama termodinamika berbicara tentang hukum kekelan energi,bahwa jumlah seluruh energi itu selalu tetap meskipun energi itu telah berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain.Tetapi apakah perubahan bentuk energi itu dapat berlangsung sembarang? Hukum pertama termodinamika tidak membatasi hal ini.Kenyataannya menunjukan bahwa kalor selalu mengalir dari benda yang suhunyan tinggi ke benda yang suhunya rendah.Dapatkah kalor berpindah dari arah sebaliknya? Keadaan ini tidak pernah terjadi walaupun tetap memenuhi hukum termodinamika.Pembatasan tentang perubahan mana yang dapat terjadi mana yang tidak,dinyatakan dalam hukum kedua termodinamika.

Beberapa rumusan hukum kedua termodinamika adalah sebagai berikut :

1. Hukum kedua termodinamika tentang entropi

Hukum kedua termodinamika tentang entropi menyatakan bahwa Total entropi jagat raya / alam semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi (∆S_{jagat raya} = 0) dan bertambah ketika proses ireversibel terjadi (∆S_{jagat raya} >0). Kata jagat raya berarti keseluruhan sistem dan lingkungannya.

2. Hukum kedua termodinamika tentang mesin kalor

Rumusan kelvin dan Plank menyatakan bahwa Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus,menerima kalor dari satu sumber kalor dan mengubah kalor itu seluruhnya menjadi usaha.Dapat juga dikatakan bahwa tidak mungkin membuat mesin yang efisiensinya 100%.Jadi,seperti telah dikemukakan di atas,bahwa dari semua mesin yang ada,mesin carnot-lah yang memiliki efisiensi terbesar.Rumusan Clausius menyatakan bahwa Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda yang suhunya rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah sebaliknya.Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus,mengambil kalor dari reservoir yang suhunya rendah dan memberikan kalor itu pada reservoir yang suhunya tinggi tanpa memerlukan usaha luar.

3. Prinsip dasar mesin pendingin

Berdasarkan rumusan Clausius,.kalor dapat dipaksa mengalir dari reservoir dingin T₁ ke reservoir panas T₂ dengan melakukan usaha pada sistem.Peralatan yang bekerja dengan cara sperti ini disebut mesin pendingin (refrigenerator).Contoh mesin pendingin yaitu Lemari Es (kulkas) dan pendingin ruangan (air conditioner).

Dalam lemari es (kulkas),sebagai reservoir dingin adalah bagian dalam kulkas (tempat menyimpan makanan). Sedangkan sebagai reservoir panas adalah udara luar sekitar kulkas.Usaha luar dilakukan arus listrik pada sistem, menyebabkan kalor yang diambil dari makanan dipindahkan ke udara luar.Dalam pendingin ruangan (air cinditioner),sebagai reservoir dingin adalah ruangan dalam, sedangkan sebagai reservoir panas adalah udara dari luar ruangan.

Besarnya usaha luar yang diperlukan dalam mesin pendingin adalah :

W = Q₁ – Q₂

Dengan Q₁ adalah kalor yang diserap dari suhu rendah

Q₂ adalah kalor yang diberikan pada suhu tinggi

Koefisien performansi

Penampilan (performansi) mesin pembakaran ditunjukan oleh efisiensi mesin itu.Untuk mesin pendingin,penampilannya ditunjukan oleh nilai koefisien performansi (C_p).Koefisien performansi didefinisikan sebagai nilai perbandingan antara kalor reservoir dingin dengan usaha yang diberikan pada sistem.

C_p = Q₂ = Q₂ = T₂ .

W Q₁ – Q₂ T₂ – T₁

Nilai koefisien performansi selalu lebih besar dari pada satu (C_p > 1).Makin tinggi nilai Cp maka makin baik mesin pendingin.Kulkas atau AC umumnya memiliki nilai C_p antara 2 sampai denagn 6.