Pendahuluan Termodinamika(bahasa Yunani:thermos= 'panas' anddynamic= 'perubahan') adalahfisikaenergi,panas,kerja,entropidan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat denganmekanika statistikdi mana banyak hubungan termodinamika berasal.Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengankinetika reaksi(kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalahproses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalamtermodinamika tak-setimbang.Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsepwaktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentangemisi spontandalamabad ke-20dan riset sekarang ini tentangtermodinamika benda hitam.

1. Bentuk-bentuk energiEnergi di alam ada dalam berbagai bentuk, misalnya: energi panas dan kerja, energi kimia, energi listrik, energi nuklir, energi gelombang elektromagnetik, energi akibat gaya magnet, dan lain-lain. Energi dapat berubah dari bentuk ke bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa teknologi. Selain itu energi di alam bersifat kekal, tidak dapat diciptakan atau dihilangkan, akan tetapi hanya bisa berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lain tanpa ada pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai prinsip kopnservasi atau kekekalan energi.Berbagai bentuk energi diatas dapat dikelompokkan menjadi dua bentuk, yaitu energi makroskopik dan energi mikroskopik. Energi makroskopik adalah energi yang keberadaannya ditandai oleh posisinye terhadap lingkung atau terhadap suatu referensi yang ditentukan. Contoh bentuk energi makroskopik adalah energi kinetik (KE) dan energi potensial (PE). Keberadaan energi mikroskopik ditentukan oleh struktur internal dari zat pembawa energi sendiri dan tidak kepada lingkungannya. Energi mikroskopik ini disebut sebagai energi internal (U). Energi internal meliputi semua energi mikroskopik, yaitu akibat dari struktur dan aktivitas molekul dalam masa yang ditinjau. Struktur molekul adalah jarak antara molekul dan besar gaya tarik antar molekul, sedang aktivitas molekul adalah kecepatan gerak molekul. Energi laten adalah energi yang merubah jarak dan gaya tarik antar molekul, sehingga masa mengalami perubahan fase.

2. Sistem, Proses dan Siklus TermodinamikaSistem termodinamika adalah bagian darijagat rayayang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan: sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi. sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan.Rumah hijauadalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkanh sebagai sifat pembatasnya: pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas. pembatasrigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja. sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel.Samudramerupakan contoh dari sistem terbuka.Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikangravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.Siklus termodinamikaadalah serangkaianproses termodinamikamentransfer panas dan kerja dalam berbagai keadaantekanan,temperatur, dan keadaan lainnya.Hukum pertama termodinamikamenyebutkan bahwa sejumlah bersih panas yang masuk setara dengan sejumlah bersih panas yang keluar pada seluruh bagian siklus. Proses alami yang berulang-ulang menjadikan proses berlanjut, membuat siklus ini sebagai konsep penting dalamtermodinamika.

Contoh: P-V diagram pada siklus thermodinamika.Proses termodinamika berlangsung dalam rantai tertutup padadiagram P-V, di mana axis Y menunjukkan tekanan (pressure, P) dan axis X menunjukkan volume (V).3. Persamaan Keadaan GasPersamaan keadaan adalah persamaan yang menyatakan hubungan antara state variable yang menggambarkan keadaan dari suatu sistem pada kondisi fisik tertentu.a. Persamaan keadaan gas idealKita tahu bahwa sebenarnya di alam tidak ada gas ideal saeperti yang telah dibahas. Gas yang mendekati gas ideal terjadi pada tekanan rendah dan suhu tinggi, namun studi tentang gas ideal sangat bermanfat sebagai salah satu pendekatan untuk mengetahui sifat-sifat gas sesungguhnya. Persamaan keadaan gas ideal dapat ditulis sebagai berikut :

1.1b. Persamaan keadaan gas Van der WaalsCukup banyak usulan tentang persamaan keadaan gas real yang lebih akurat daripada gas ideal. Beberapa didapatkan dari fakta empiris murni, lainnya berasal dari asumsi-asumsi menegenai sifat-sifat molekul. Namun persamaan yang didapatkan umunya lebih kompleks dibandingkan dengan persamaan gas ideal, seperti pada persamaan Van der Waals sebagai berikut:Van der Waals mengusulkan persamaannya:

1.2Dimana a dan b adalah konstanta.

c. Persamaan keadaan gas RealPersamaan keadaan gas Real diusulkan oleh Clausius yang berusaha menerangkan mengapa tekanan gas real melampui gas ideal pada temperature dan volume yang sama. Persamaan keadaam gas Real dirumuskan sebagai berikut.

1.3

4. Usaha yang dilakukan oleh gasMula-mula gas ideal menempati ruang dengan volume VA dan tekanan P. Bila piston mempunyai luas penampang A maka gaya dorong gas pada piston F = PA. Misalkan gas diekspansikan (memuai) secara quasistatik, (secara pelan-pelan sehingga setiap saat terjadi kesetimbangan) sehingga volumenya sekarang VB dan piston naik sejauh dl, maka usaha yang dilakukan gas pada piston adalah : dW = Fdl = Padl = PdV. Jadi usaha total yang dilakukan oleh gas adalah

1.4

Besar usaha W sama dengan luas dibawah kurva P-V dan bergantung pada lintasan kurva. Jika gas berekspansi (volume bertambah) maka dV positif, sehingga dapat dikatakan bahwa gas melakukan usaha pada sistem dan nilainya positif. Jika pada gas dilakukan kompressi (dV negatif), ini bearti di butuhkan usaha untuk menekan gas. Usaha yang dibutuhkan untuk menekan gas bernilai negatif.

5. Usaha yang dilakukan oleh gas ideala. Proses IsochoricProses ini dilakukan pada volume konstan atau dV = 0. Menurut persamaan usaha diatas, maka besar usaha yang dilakukan gas pada proses isochoricadalah nol.

Gambar.AB merupakan proses isochorik.

1.5

b. Proses IsobarikPerhatikan gambar! Proses ini dilakukan pada tekanan konstan P. Bila pada tekanan konstan ini volume gas berubah dari VA menjadi VB, maka besar usaha yang dilakukan gas pada proses isobarik adalah

Gambar.CD adalah proses isobarik.

1.6

c. Proses IsothermalPerhatikan gambar! Proses ini dilakukan pada temperatur konstan T. Untuk gas ideal P = . Bila pada temperatur konstan ini volume gas berubah dari VA menjadi VB, maka besar usaha yang dilakukan gas pada proses isothermal adalah\

Gambar .AB merupakan proses isotermal.

1.7

6. Hukum 1 TermodinamikaHukum Pertama Termodinamika adalah perluasan bentuk dari Hukum Kekekalan Energi dalam mekanika. Hukum ini menyatakan bahwa: "Jumlah kalor pada suatu sistem sama dengan perubahan energi dalam sistem tersebut ditambah usaha yang dilakukan oleh sistem."Dengan demikian, meskipun energi kalor sistem telah berubah menjadi energi mekanik (usaha) dan energi dalam, jumlah seluruh energi tersebut selalu tetap. Secara matematis, Hukum Pertama Termodinamika dituliskan sebagai berikut.

1.8 dengan:Q = kalor yang diterima atau dilepaskan oleh sistem,U =U2 U1= perubahan energi dalam sistem, danW = usaha yang dilakukan sistem

Persamaan (1.8) dikenal sebagai hukum 1 termodinamika, yang merupakan hukum kekekalan energi. Untuk perubahan yang sangat kecil persamaan (1.8) ditulis :

1.9Perjanjian TandaQ = + (positif) bila kalor diberikan kepada sistemQ = - (negatif) bila sistem kehilangan atau mengeluarkan kalorW = + (positif) bila Sistem melakukan UsahaW = - (negatif) bila Usaha dilakukan pada sistem

a. Proses IsochoricProses isochorik adalah suatu proses perubahan keadaan gas pada volume tetap.Menurut Hukum Gay-Lussac proses isokhorik pada gas dapat dinyatakan dengan persamaan :

atau

Karena W = 0 ( tidak ada usaha luar selama proses ), maka Q = Kalor yang diserap oleh sistem hanya dipakai untuk menambah energi dalam ()

b. Proses IsobarikProses isobarik adalah suatu proses perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.Menurut Hukum Boyle-GayLussac, persamaan keadaan gas pada proses isobarik dinyatakan dengan persamaan :

Atau

Usaha luar yang dilakukan adalah : W = P ( VB VA ) karena itu hukum I termodinamika dapat dinyatakan :Q = + P ( VB VA )Panas yang diperlukan untuk meningkatkan temperatur gas pada tekanan tetap dapat dinyatakan dengan persamaan : = m cp ( TB TA )Pertambahan energi dalam gas dapat pula dinyatakan dengan persamaan : = m cv ( TB TA )Karena itu pula maka usaha yang dilakukan pada proses isobarik dapat pula dinyatakan dengan persamaan :W =Q - = m ( cp cv ) ( TB TA )m = massa gascp = kalor jenis gas pada tekanan tetapcv = kalor jenis gas pada volume tetap

c. Proses IsothermalProses isotermal adalah suatu proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap.Menurut Hukum Boyle, proses isotermal dapat dinyatakan dengan persamaan :

pV = konstan

atau

pAVA= pBVB

Karena suhunya konstan TB = TA = T maka := UB UA= n R TB - n R TA= n R T - n R T= 0 ( Energi dalamnya nol )Kalor yang diserap sistem hanya dipakai untuk melakukan usaha luar saja.

W = nRT ln

Dengan menggunakan persamaan PV = nRT, maka

W = PA VA = PB VB

Dengan menggunakan persamaan PAVA = PBVB, maka

W = PA VA = PB VB

Usaha W bisa juga ditulis dalam bentuk

W = nRT = nRT

7. Kalor Jenis Gas IdealSecara mikroskopis, temperatur dari gas dapat diukur dari energi kinetik translasi rata-rata dari molekul tersebut. Untuk molekul yang terdiri satu atom, monoatomik, seperti He, Ne, gas mulia yang lain, energi yang diterima seluruhnya digunakan untuk menaikkan energi kinetik translasinya, oleh karena itu energi total integralnya adalah

1.10

Tampak bahwa U hanya merupakan fungsi T saja.

a. Proses IsochoricUsaha yang dilakukan gas W = 0 dan kalor yang diberikan pada volume konstan Q = CV , maka menurut hukm I termodinamika

Q = = CV

Seluruh kalor yang diterimanya, digunakan untuk menaikkan energi dalam sistem. Jadi CV = nR

1.11CV adalah kapasitas panas gas pada volume konstan.

b. Proses IsobarikUsaha yag dilakukan gas adalah W = P dan kalor yang diberikan pada tekanan konstan Q = CP. Maka menurut hukum I termodinamika

Q = + WCP = + P

Karena kedua proses tersebut mempunyai volume awal dan akhir yang sama maka kedua proses sama, yaitu = CP. Jadi CP = CV + P

Dari persamaan PV = nRT, diperoleh P= n R , maka

CP = CV + nR

1.12Karena CV = nR , maka CP = nR , perbandingan antara CP dan CV disebut konstanta Laplace

Untuk gas diatomik dan poliatomik dapat diperoleh dengan cara yang sama :Gas diatomik: U = : = 7/5Gas poliatomik: U = 3nRT: = 4/3

c. Proses AdiabatisPada proses ini tidak ada kalor yang masuk, maupun keluar dari sistem, Q = 0. Menurut hukum I termodinamika,

dQ = dU + dW0 = CVDt + PdV

Dimana dU = CVdT. Dari persamaan P = maka

CVdT + nRT =0

Atau

1.13

Dengan mengingat persamaan (1.12), yaitu CP CV = nR, maka

Dan persamaan (1.13) menjadi

Dengan mengintegrasi diperoleh

lnT + ln V = konstanAtauln = konstanMaka

1.14Dengan mengingat bahwa T = maka

Atau

1.15Usaha Pada Proses AdiabatikOleh karena dQ = 0, maka PdV = -CVdT sehingga usaha yang dilakukan pada proses adiabatis adalah

Jika TA adalah temperatur awal dan TB adalah temperatur akhir maka

Wadiabatik = -CV = -CV = CV Atau

Atau

Atau

1.16

8. Proses Reversible dan IrreversibleReversible adalah sebuah proses yang bisa "dibalik" dengan cara sangat kecil perubahan dalam beberapa properti dari sistem tanpa produksi entropi (yaitu disipasi energi).Karena terhadap perubahan sangat kecil, sistem dalam kesetimbangan termodinamika sepanjang seluruh proses.Karena itu akan mengambil jumlah tak terbatas waktu untuk proses reversibel untuk menyelesaikan, proses reversibel sempurna tidak mungkin.Namun, jika sistem mengalami perubahan merespon lebih cepat daripada perubahan diterapkan, deviasi dari reversibilitas mungkin dapat diabaikan.Dalam siklus reversibel, sistem dan sekitarnya akan persis sama setelah setiap siklus.Definisi alternatif dari proses reversibel adalah proses yang, setelah itu telah terjadi, dapat dibalik dan tidak menyebabkan perubahan baik dalam sistem atau sekitarnya.Secara termodinamika, proses "berlangsung" akan mengacu pada transisi dari awal negara ke keadaan akhir.Dalam proses ireversibelhingga perubahan yang dibuat, sehingga sistem ini tidak pada kesetimbangan selama proses berlangsung.Pada titik yang sama dalam siklus ireversibel, sistem akan berada dalam keadaan yang sama, tetapi lingkungan yang berubah secara permanen setelah setiap siklus.

9. Reservoir Energi PanasReservoir energi panas atau lebih umum disebut dengan reservior adalah suatu benda/zat yang mempunyai kapasitas energi panas yang besar. Artinya reservoir dapat menyerap/mensuplai sejumlah panas yang tidak terbatas tanpa mengalami perubahan temperatur. Contoh dari beda/zat besar yang disebut reservoir adalah samudera, danau, dan sungai untuk benda besar berwujud air dan atmosfer untuk benda besar berwujud udara. Dalam prakteknya, ukuran sebuah reservoir menjadi relatif. Misalnya, sebuah ruangan dapat disebut sebagai reservoir dalam suatu analisis panas yang bdilepaskan oleh pesawat radio atau televisi. Reservoir yang mensuplai energi disebut dengan source dan reservoir yang menyerap energi disebut dengan sink.

10. Mesin Kalor (Heat Engines)Seperti kita ketahui kerja dapat dikonversi langsung menjadi panas. Seperti misalnya pengaduk air. Kerja dapat kita berikan pada poros pengaduk sehingga temperatur naik. Tetapi sebaliknya, jika kita memberikan panas pada air, maka poros tidak akan berputar. Atau dengan kata lain, jika memberikan panas pada air, maka tidak akan tercipta kerja (poros). Dari pengamatan di atas, konversi panas menjadi kerja bisa dilakukan tetapi diperlukan sebuah alat yang dinamakan dengan mesin kalor (heat engines). 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.

Mengacu pada karakteristik di atas, sebenarnya motor bakar dan turbin gas tidak memenuhi kategori sebagai sebuah mesin kalor, karena fluida kerja dari motor bakar dan turbin gas tidak mengalami siklus termodinamika secara lengkap. Sebuah alat produksi kerja yang paling tepat mewakili definisi dari mesin kalor adalah pembangkit listrik tenaga air, yang merupakan mesin pembakaran luar dimana fluida kerja mengalami siklus termidinamika yang lengkap.

Efisiensi Termal (Thermal Efficiencies) Efisiensi termal sebenarnya digunakan untuk mengukur unjuk kerja dari suatu mesin kalor, yaitu berapa bagian dari input panas yang diubah menjadi output kerja bersih.Untuk mesin kalor, output yang diinginkan adalah output kerja bersih dan input yang diperlukan adalah jumlah panas yang disuplai ke fluida kerja. Kemudian efisiensi termal dari sebuah mesin kalor dapat diekspresikan sebagai :

1.17Oleh karena W = Qin Qout, maka persamaan (1.17) dapat ditulis sebagai

1.18

Qout merupakan panas yang terbuang, pada mobil misalnya gas buang, yang biasanya tidak dimanfaatkan. Untuk gas ideal (estimasi keadaan sesungguhnya):

efisiensi termal menjadi :

1.19

Terlihat bahwa efisiensi termal hanya tergantung pada suhu TC dan Th. Ternyata hal ini berlaku umum untuk semua zat.

11. Siklus CarnotTahun 1824 Sadi Carnot menunjukkan bahwa mesin kalor terbalikkan adengan siklus antara dua reservoir panas adalah mesin yang paling efisien. Siklus Carnot terdiri dari proses isotermis dan proses adiabatis. Proses a-b : ekaspansi isotermal pada temperatur Th (temperatur tinggi). Gas dalam keadaan kontak dengan reservoir temperatur tinggi. Dalam proses ini gas menyerap kalor Th dari reservoir dan melakukan usaha Wab menggerakkan piston. Proses b-c : ekaspansi adiabatik. Tidak ada kalor yang diserap maupun keluar sistem. Selama proses temperatur gas turun dari Th ke Tc (temperatur rendah) dan melakukan usaha Wab . Proses c-d : kompresi isotermal pada temperatur Tc (temperatur tinggi). Gas dalam keadaan kontak dengan reservoir temperatur rendah. Dalam proses ini gas melepas kalor Qc dari reservoir dan mendapat usaha dari luar Wcd. Proses d-a : kompresi adiabatik. Tidak ada kalor yang diserap maupun keluar sistem. Selama proses temperatur gas naik dari Tc ke Th dan mendapat usaha Wda .Efisiensi Siklus CarnotatauW = Q1 Q2 Sehingga efisiensi dinyatakan

= efisiensi mesin carnot ( % ) W = usaha yang dilakukan mesin carnot ( J ) T1 = recervoir suhu tinggi ( K ) T2 = reservoir suhu rendah ( K ) Q1 = kalor yang diserap mesin ( J ) Q2 = kalor yang di lepas mesin ( J ) 12. Mesin Bensin

Perhatikan gambar!Pada mesin bensin terdiri atas lima langkah.(a) Bila penghisap ditarik maka mesin bensin dan udara akan masuk kedalam silinder(b) Campuran bensin dan udara ditekan dengan cepat sehingga temperaturnya naik(c) Pada campuran terjadi pembakaran, dan selama pembakaran posisi piston tetap sehingga tekanan dan temperatur naik sangat tinggi(d) Gas panas yang dihasilkan akan menekan piston kembali, dalam hal ini sistem melakukan kerja mekanis(e) Katup keluaran terbuka dan gas keluar dari silinder namun volume tidak berubah, dan katupkeluaran ditutup kemudian katup masuk an dibuka sehingga dapat mengeluarkan seluruh gas.Proses dari mesin bensin ini dapat didekati dengan siklus Otto seperti tampak pada gambar dibawah ini.

Proses O-A : Udara ditekan masuk ke dalam silinder pada tekanan atmosfer dan volume naik dari V2 menjadi V1. Proses A-B : Gas ditekan secara adiabatik dari V1 menjadi V2 dan temperaturnya naik dari TA ke TB. Proses B-C : Terjadi proses pembakaran gas (dari percikan api busi), kalor diserap oleh gas Qh. Pada proses ini volume dijaga konstan sehingga tekanan dan temperaturnya naik menjadi PC dan TC. Proses C-D : Gas berekspansi secara adiabatik, melakukan kerja WCD. Proses D-A : Kalor Qc dilepas dan tekanan gas turun pada volume konstan. Proses A-O : Dan pada akhir proses, gas sisa dibuang pada tekanan atmosfer dan volume gas turun dari V1 menjadi V2.

13. Mesin DieselMesin diesel didealkan bekerja dengan siklus Diesel.

Berbeda dengan mesin bensin, pembakaran gas dilakukan dengan memberikan kompresi hingga tekanannya tinggi. Pada proses BC terjadi pembakaran gas berekspansi sampai V3 dan dilanjutkan ekspansi adiabatik sampai V1. Rasio kompresi siklus Diesel lebih besar dari siklus Otto sehingga lebih efisien.

14.Heat Pumps dan Refrigerators

Gambar diatas menunjukkan Heat pumps dan Refrigerators, yaitu peralatan mekanis untuk memanaskan atau mendinginkan ruang dalam rumah/ gedung. Bila berfungsi sebagai pemanas, gas yang bersikulasi menyerap panas dari luar (eksterior) dan melepaskannya di dalam ruang (interior). Bila difungsikan sebagai AC, siklus dibalik.

Efektifitas dari heat pump dinyatakan dalam Coefisien of Perfoment (COP),

Refrigerator, seperti dalam heat pump, memompa kalor Qin dari makanan didalam ruang ke ruangan.

15. Mesin PendinginMesin pendingin, sama seperti mesin kalor, adalah sebuah alat siklus. Fluida kerjanya disebut dengan refrigerant. Siklus refrigerasi yang paling banyak digunakan adalah daur refrigerasi kompresi-uap yang melibatkan empat komponen : kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator.Refrigerant memasuki kompresor sebagai sebuah uap dan dikompres ke tekanan kondensor. Refrigerant meninggalkan kompresor pada temperatur yang relatif tinggi dan kemudian didinginkan dan mengalami kondensasi dikondensor yang membuang panasnya ke lingkungan. Refrigerant kemudian memasuki tabung kapilar dimana tekanan refrigerant turun drastis karena efek throttling. Refrigerant bertemperatur rendah kemudian memasuki evaporator, dimana disini refrigerant menyerap panas dari ruang refrigerasi dan kemudian refrigerant kembali memasuki kompresor. Efisiensi refrigerator disebut dengan istilah coefficient of performance (COP), dinotasikan dengan COPR.

1.20Atau

1.21Perlu dicatat bahwa harga dari COPR dapat berharga lebih dari satu, karena jumlah panas yang diserap dari ruang refrigerasi dapat lebih besar dari jumlah input kerja. Hal tersebut kontras dengan efisiensi termal yang selalu kurang dari satu. Salah satu alasan penggunaan istilah- coefficient of performance-lebih disukai untuk menghindari kerancuan dengan istilah efisiensi , karena COP dari mesin pendingin lebih besar dari satu.

16. Hukum II TermodinamikaBerdasarkan mesin kalor, dan Heat Pums/Refrigerators yang telah dibahas sebelumnya muncul formulasi hukum Termodinamika II:

Calsius menyatakan bahwa:Panas secara alamiah akan mengalirdari suhu tinngi ke rendah panas tidak akan mengalir secara spontan dari suhu rendah ke tinggi.

Berdasarkan siklus Carnot:Tidak mungkin dalam satu siklus terdapat efisiensi 100%

Kelvin-Planck menyatakan:Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor, yang beroperasi pada suatu siklus, hanyalah mentransformasikan ke dalam usaha semua kalor yang diserapnya dari sebuah sumber.

Pada pengamatan peristiwa sehari-hari:Dalam suatu sistem tertutup, tanpa campur tangan dari laur ketidakteraturan akan selalu bertambah. (Secara alamiah,proses akan cenderung ke arah tidak teratur)

Kita cari saja besaran yang menunjukkan ukuran ketidakteraturan, kita beri nama besaran ini entrop, tetapi bagaimana kaitannya dengan termodinamika? Yang harus dipenuhi dari besaran ini adalah : Besaran ini harus menjadi sifat sistem yaitu menjadi variabel keadaan. Nilai besaran ini cenderung bertambah pada suatu proses, jadi besaran ini tidak terkonservasiJelas baha besaran ini pasti bukan bentuk energi, karena energi terkonservasi. Besaran ini diberi simbol S, sebagaimana energi dalam, nilai absolut besaran ini belum begitu penting. Kita cari terlebih dahulu perubahan besaran ini pada suatu proses, . Konsep temperatur muncul dalam hukul ke-nol termodinamika. Konseap energi internal muncul dalam hukum pertama termodinamika. Dalam hukum kedua termodinamika muncul konsep tentang entropi.

17. EntropiKonsep temperatur muncul dalam hukum ke-nol termodinamika. Konsep energi internal muncul dalam hukum pertama termodinamika. Dalam hukum kedua termodinamika muncul konsep tentang entropi.Misal ada proses terbalikkan, quasi-statik, jika dQ adalah kalor yang diserap atau dilepas oleh sistem selama proses dalam interval lintasan yang kecil,dS = dQ/T Entropi dari alam naik bila proses yang berlangsung alamiah Perubahan entropi dari suatu sistem hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir sistem. fS = dS = dQ/T iUntuk proses dalam satu siklus perubahan entropi nol S = 0. Untuk proses adiabatik terbalikkan, tidak ada kalor yang masuk maupun keluar sistem, maka S = 0. Proses ini disebut proses isentropik. Entropi dari alam akan tetap konstan bila proses terjadi secara terbalikkan.Untuk proses quasi-statik, terbalikkan, berlaku hubungan : dQ = dU + dW dimana dW = pdV. Untuk gas ideal, dU = ncv dT dan P = nRT/V, oleh karena itu

dQ = dU + pdV = ncv dT + nRT dV/V

bila dibagi dengan T

dQ/T = ncv dT/T + nR dV/VS = dQ/T = ncv ln(Tf/Ti) + nR ln(Vf/Vi)

18. Kesimpulan Termodinamika merupakan ilmu yang mengkaji berbagai bentuk energi danhubungannya satu dengan yang lain. bersifat mendasar untuk semua ilmu. Ruang lingkup termodinamika kimia ialah hubungan antara berbagai energi jenis tertentudengan sistem kimia. Hukum pertama termodinamika adalah suatu pernyataan hukumpelestarian energi. Energi total suatu sistem adalah energi dalamnya yang merupakansuatu fungsi keadaan. Suatu perubahan energi dalam, U, dilaksanakan dengantransfer kalor ataupun perlakuan kerja.Termokimia menangani pengukuran dan penafsiran perubahan kalor yangmenyertai proses kimia. Kebanyakan pengukuran semacam itu dilakukan dengan sebuah kalorimeter. Kespontanan suatu reaksi kimia tertentu dapat terjadi tidak hanya bergantungpada perubahan entalpi,H ,tetapi juga pada temperatur dan perubahan entropi, S ,yang mengukur perubahan dalam derajat ketidakteraturan suatu sistem. Entropicenderung mencapai harga maksimum yang dimungkinkan oleh besarnya energidalam sistem. Hal ini diungkapkan dalam hukum kedua termodinamika. Pada 0 K(suhu mutlak) nilai entropi pada semua zat nyata adalah nol, dan ini merupakanhukum ketiga termodinamika.