Hukum II Termodinamika

Hukum II Termodinamika. Hukum Kekekalan Energi yang dinyatakan dalam Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Misalnya, perubahan usaha (energi potensial) menjadi energi kalor atau sebaliknya. Akan tetapi, tidak semua perubahan energy yang terjadi di alam ini prosesnya dapat dibalik seperti pada Hukum I Termodinamika. Hukum pertama termodinamika, kekekalan energi, tidak akan dilanggar jika proses-proses ini terjadi dengan sebaliknya. Untuk menjelaskan tidak adanya reversibilitas (bisa balik) para ilmuwan di paruh kedua abad ke-19 merumuskan prinsip baru yang dikenal sebagai Hukum Kedua Termodinamika. Hukum ini merupakan pernyataan mengenai proses yang terjadi di alam dan yang tidak. Hukum ini dapat dinyatakan dengan berbagai pernyataan oleh para ilmuan, namun pada prinsipnya semua sama. Adapun perumusan Hukum II Termodinamika adalah sebagai berikut.

Pernyataan Kelvin dan Planck yaitu "Tidak ada proses yang bisa berlangsung yang hasilnya tidak lain hanyalah penyerapan kalor dari suatu tandon dan mengkonversikan kalor ini menjadi kerja" . Perumusan Kelvin-Planck dapat pula dinyatakan sebagai berikut. Tidaklah mungkin membuat mesin kalor yang bekerja bersiklus semata-mata hanya menyerap kalor dari reservoir suhu tinggi dan mengubah seluruhnya menjadi usaha, tanpa mengeluarkan sebagian dari kalor itu ke lingkungannya dalam bentuk kalor (Rapi, 2009:67). Kalau digambarkan dalam diagram alir ditunjukkan seperti gambar 1.

Akan tetapi, mesin jenis ini tidak ada. Andaikan ada sebuah mesin yang dapat menyerap kalor dari lingkungannya dan dapat mengubah kalor ini seluruhnya menjadi usaha terus-menerus, disebut mesin perpetum mobile jenis kedua.

Hukum II termodinamika menurut Clausius sebagai yaitu “Tidaklah mungkin dibuat mesin pendingin yang bekerja bersiklus dapat memindahkan kalor dari benda bersuhu rendah ke benda yang bersuhu lebih tinggi, tanpa memerlukan usaha luar. Dengan kata lain oleh R. J. E. Clausius (1822-1888), dinyatakan sebagai berikut. "Kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin; kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas." (Giancolli, 2001:527). Kalau kita gambarkan diagram alir ditunjukkan pada gambar 2.

Andaikan ada mesin yang dapat menciptakan energi yang dibutuhkan sendiri agar berfungsi hingga menjadi “self supporting” adalah bertentangan dengan hukum I termodinamika. Mesin semacam ini (yang jelas tidak ada) dinamakan mesin abadi jenis pertama.  Mesin abadi ini seandainya ada akan berfungsi sebagai mesin kalor dengan efisiensi h = 1, berarti tanpa membuang kalor sedikitpun, atau mampu berfungsi sebagai mesin pendingin tanpa memerlukan usaha luar. Kenyataan sehari-hari hingga kini membuktikan bahwa mesin-mesin abadi memang tidak ada. Dengan kata lain kedua hukum Termodinamika sebenarnya adalah hukum alam.

Kesetaraan Perumusan Kelvin-Planck dan Clausius Perumusan Kelvin-Planck setara dengan perumusan Clausius artinya : bila perumusan Clausius benar, perumusan Kelvin-Planck juga benar. Begitu pula sebaliknya, bila perumusan Clausius tidak benar, maka perumusan Kelvin-Planck juga tidak benar. Untuk menunjukkan bahwa perumusan Kelvin-Planck setara dengan perumusan Clausius digunakan konsep-konsep sebagai berikut (Rapi, 2009:68). Konsep Clausius tentang hukum II Termodinamika adalah tidak mungkin membuat mesin yang kerjanya hanya menyerap panas dari reservoir suhu rendah dan memindahkan panas ini ke reservoir suhu tinggi tanpa diberikan usaha luar. Andaikan konsep ini salah, maka dapat dibuat mesin pendingin yang dapat memindahkan panas dari reservoir suhu rendah ke reservoir suhu tinggi tanpa usaha dari luar. Andaikan bisa dibuat mesin gabungan yang terdiri dari mesin pendingin dan mesin kalor, secara skematis digambarkan sebagai berikut.

Materi selengkapnya terkait Kesetaraan Perumusan Kelvin-Planck dan Clausius, Konsekuensi Hukum II Termodinamika, dan Persamaan Clausius Clapeyron anda download dalam bentuk PDF