hukum kedua termodinamika

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA
NANIK DWI NURHAYATI,S.SI, M.SI
nanikdn.staff.uns.ac.id
nanikdn.staff.fkip.uns.ac.id
[email protected]
081556431053 / (0271) 821585
Hukum
Kedua Termodinamika
 Proses siklis reversibel sebarang berupa
satu kurva tertutup
 Proses ini dapat didekati dg siklus Carnot dg
arah yg sama
 Hasil keseluruhan menjadi suatu garis
bergerigi yang tertutup.
 Jika siklus-siklus itu dibuat lebih kecil, maka
bagian adiabatik seluruhnya saling
melenyapkan
 Sedangkan bagian-bagian isotermalnya tidak





Jika dalam suatu proses terdapat arus panas antara
sistem dg lingkungannya secara reversibel, maka pada
hakekatnya suhu sistem dan suhu lingkungan adalah
sama.
Besar arus panas ini yang masuk ke dalam sistem atau
yg masuk ke dalam lingkungan di setiap titik adalah
sama, tetapi harus diberi tanda yg berlawanan.
Karena itu perubahan entropi lingkungan sama besar
tetapi berlawanan tanda dengan perubahan entropi
sistem dan jumlahnya menjadi 0.
Karena sistem bersama dg lingkungannya membentuk
dunia, maka boleh dikatakan bahwa entropi dunia
adalah tetap
Pernyataan tersebut hanya berlaku pada proses
reversibel saja
 Telah menjadi kodrat manusia di dunia ini
bila sesuatu tersedia melimpah dan murah,
maka penggunaannya pun cenderung
boros/tidak memperhatikan efisiensi.
Hal tersebut berlaku dalam penggunaan di
bid energi terutama energi vital bagi
manusia dan pembangunan yaitu energi
listrik dan bahan bakar minyak (BBM).
 Di Indonesia,
telah lama terjadi.
Rakyat Indonesia dimanjakan dg biaya listrik dan
harga BBM murah, shg menimbulkan argumen
berada dalam jumlah melimpah. Secara tidak
langsung, menumbuhkan perilaku pola
konsumtif/boros dan tidak terkendali. Akibatnya
Indonesia diprediksi para ahli energi kurun waktu
15-20 th mendatang akan mengalami krisis energi.
 Prinsip dasar efisiensi energi adalah menggunakan
jumlah energi yang sedikit tetapi tujuan atau hasil
yang didapat sangat maksimal. Dalam upaya
efisiensi energi ini, di kaji pada hukum
Termodinamika.

Konsep Efisiensi dlm HukumTermodinamika
Untuk merancang sebuah perencanaan yang optimal dalam memanfaatkan energi,
berbagai konsep telah dikembangkan, yang salah satunya adalah dengan analisis
energi yang berdasarkan pada hukum Termodinamika.
energi tidak dapat
diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu
bentuk ke bentuk yang lain.
Disebutkan dalam hukum ke-1 Termodinamika bahwa
Dalam pendekatan hukum ke-1 ini, strategi efisiensi energi lebih cenderung pada
pemanfaatan sumber daya energi secara efisien. Efisien yang dimaksud disini
adalah penggunaan sumber-sumber energi disesuaikan dengan kualitas yang
dibutuhkan
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)
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
Siklus Carnot utk Gas Sempurna


Zat melakukan proses siklis yg terdiri dari 2 isoterm dan 2 adiabat
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
p
Q1
a
b
T1
c
d
Q2
T2
V
MESIN CARNOT
9
qin
TA
P
1
2
w
4
qout
TB
V1
V4
Proses Adiabatik
 23
41
 Proses Isotemal
 12
 34

3
V
V2 V3
Refrigeration : Perpindahan kalor
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
1 Ton of Refrigeration = Kalor yang diambil dari 1 ton (2,000 lb) air yg
bersuhu 32 F shg menjadi es pada 32 F selama 24 jam
1 Ton = 12,000 Btu/h = 3.517 kW
Kalor selalu mengalir dari medium bertemperatur tinggi ke medium
bertemperatur rendah
Kalor hanya mengalir jika ada perbedaan temperatur
Tujuan : Mengambil kalor dari medium bertemperatur rendah dan
memberikannya ke medium yang bertemperatur lebih tinggi
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:
= W/Q dgn W = Q1 + Q2 dan Q = Q1
= (Q1 + Q2)/ Q1
= (T1 – T2)/ T1
 Kesimpulannya 
 tdk ada mesin lain yg mempunyai efisiensi termal
lebih tinggi dari mesin Carnot bila keduanya
beroperasi antara sepasang reservoir dg suhu tiap
reservoir yang bersangkutan sama
 tdk ada mesin pendingin yg mempunyai koefisien
penampilan (COF) yg lebih tinggi dari pada mesin
pendingin Carnot bila keduanya beroperasi antara
sepasang reservoir dg suhu tiap reservoir yg
bersangkutan sama
mATuR
sUwUN