HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA

1
HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA

• NANIK DWI NURHAYATI,S.SI, M.SI

nanikdn.staff.uns.ac.id nanikdn.staff.fkip.uns.ac.
id nanikdn_at_uns.ac.id 081556431053 / (0271)
821585
2
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

3

• 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

4

• 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.

5

• 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.
• Disebutkan dalam hukum ke-1 Termodinamika bahwa
  energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan,
  tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk
  yang lain.
• 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

6
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)

7
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

8
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

9
MESIN CARNOT
9

• Proses Adiabatik
• 2 ? 3
• 4 ? 1
• Proses Isotemal
• 1 ? 2
• 3 ? 4

10
Refrigeration Perpindahan kalor Refrigerators
Mesin yang menghasilkan refrigeration Refrigerat
ion 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
11
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.

• W/Q dgn W Q1 Q2 dan Q Q1
• (Q1 Q2)/ Q1
• (T1 T2)/ T1

Efisiensi
12

• 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

13
mATuR
sUwUN