Pada
paruh kedua abad kesembilan belas, hukum
kedua termodinamika akhirnya dinyatakan secara umum, yaitu dalam besaran
yang disebut entropi,
diperkenalkan oleh Clausius pada tahun
1860-an. Entropi tidak seperti kalor, merupakan fungsi keadaan sistem. Entropi dapat
dianggap sebagai ukuran keteraturan atau ketidakteraturan sistem.
Ketika kita menangani entropi, seperti dengan energi potensial, yang penting adalah perubahan entropi selama proses, bukan besar mutlaknya. Menurut Clausius, perubahan entropi S dari sistem, ketika kalor sejumlah Q ditambahkan kepadanya dengan proses yang reversibel pada temperatur konstan, dinyatakan sebagai:
Ketika kita menangani entropi, seperti dengan energi potensial, yang penting adalah perubahan entropi selama proses, bukan besar mutlaknya. Menurut Clausius, perubahan entropi S dari sistem, ketika kalor sejumlah Q ditambahkan kepadanya dengan proses yang reversibel pada temperatur konstan, dinyatakan sebagai:
∆S
= Q/T
Dimana
T adalah temperatur Kelvin.
Walaupun entropi sebagian sistem berkurang, entropi bagian lain bertambah dengan jumlah yang lebih besar sehingga perubahan total entropi di sistem sebagai satu kesatuan adalah positif. Hukum termodinamika kedua dapat dinyatakan dalam entropi sebagai: Entropi suatu sistem tertutup tidak pernah berkurang. Entropi tersebut hanya bisa tetap atau bertambah. Entropi bisa tetap sama hanya untuk proses ideal (reversibel). Untuk proses riil, perubahan entopi ∆S lebih besar dari nol:
Walaupun entropi sebagian sistem berkurang, entropi bagian lain bertambah dengan jumlah yang lebih besar sehingga perubahan total entropi di sistem sebagai satu kesatuan adalah positif. Hukum termodinamika kedua dapat dinyatakan dalam entropi sebagai: Entropi suatu sistem tertutup tidak pernah berkurang. Entropi tersebut hanya bisa tetap atau bertambah. Entropi bisa tetap sama hanya untuk proses ideal (reversibel). Untuk proses riil, perubahan entopi ∆S lebih besar dari nol:
∆S
> 0
Jika sistem tidak terisolasi, maka perubahan entropi sistem, ∆SS, ditambah perubahan entropi lingkungan, ∆Senv, harus lebih besar dari atau sama dengan nol:
Jika sistem tidak terisolasi, maka perubahan entropi sistem, ∆SS, ditambah perubahan entropi lingkungan, ∆Senv, harus lebih besar dari atau sama dengan nol:
∆S
= ∆SS + ∆Senv ≥ 0
Hanya proses ideal yang mempunyai ∆S = 0. Proses riil memiliki ∆S = 0. Hal ini, kemudian, merupakan pernyataan umum hukum termodinamika kedua: Entropi total sistem plus perubahan entropi lingkungannya bertambah sebagai akibat dari proses alamiah. Walaupun entropi suatu bagian alam semesta bisa menurun pada berbagai proses tertentu, entropi beberapa bagian yang lain dari alam semesta selalu bertambah dengan jumlah yang lebih besar, sehingga entropi total selalu bertambah.
Sekarang, pada saat kita akhirnya mempunyai pernyataan umum kuantitatif mengenai hukum termodinamika kedua, kita bisa melihat bahwa hukum ini tidak biasa. Hukum ini berbeda cukup jauh dari hukum-hukum fisika lainnya, yang biasanya merupakan persamaan atau hukum kekekalan (seperti untuk energi dan momentum). Hukum termodinamika kedua memperkenalkan besaran baru, entropi, S, tetapi tidak memberitahu kita bahwa besaran tersebut kekal. Bahkan sebaliknya, entropi tidak kekal pada proses alamiah; entropi selalu bertambah terhadap waktu.
Hanya proses ideal yang mempunyai ∆S = 0. Proses riil memiliki ∆S = 0. Hal ini, kemudian, merupakan pernyataan umum hukum termodinamika kedua: Entropi total sistem plus perubahan entropi lingkungannya bertambah sebagai akibat dari proses alamiah. Walaupun entropi suatu bagian alam semesta bisa menurun pada berbagai proses tertentu, entropi beberapa bagian yang lain dari alam semesta selalu bertambah dengan jumlah yang lebih besar, sehingga entropi total selalu bertambah.
Sekarang, pada saat kita akhirnya mempunyai pernyataan umum kuantitatif mengenai hukum termodinamika kedua, kita bisa melihat bahwa hukum ini tidak biasa. Hukum ini berbeda cukup jauh dari hukum-hukum fisika lainnya, yang biasanya merupakan persamaan atau hukum kekekalan (seperti untuk energi dan momentum). Hukum termodinamika kedua memperkenalkan besaran baru, entropi, S, tetapi tidak memberitahu kita bahwa besaran tersebut kekal. Bahkan sebaliknya, entropi tidak kekal pada proses alamiah; entropi selalu bertambah terhadap waktu.
Referensi:
Giancoli,
C.Douglas. 1998. Fisika Dasar I.
Erlangga: Jakarta.
Zemansky, Mark W. dan Richard H.
Dittman. 1986. Kalor dan Termodinamika.
ITB: Bandung
Reynolds, W.C., dan H.C.Perkins.
1977. Engineering Thermodinamics. McGraw-Hill
Book Company: New York.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar