ENTROPI II Kel 4 Termodinamika [PDF]

Citation preview

MAKALAH RUTIN MK. TERMODINAMIKA PRODI S1 PSPF - FMIPA



“ENTROPI” Diajukan untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Termodinamika



OLEH : KELOMPOK 4 NAMA MAHASISWA



: IFFAH KHAIRIYAH I.



(4172121023)



NANDA JULFA REZEKI



(4173121032)



NUR AZMI



(4173321036)



POIBE K. SIMANJUNTAK



(4171121024)



RISKI MAULIDAH AFNI



(4171121029)



DOSEN PENGAMPU



: DEO DEMONTA PANGGABEAN, S.Pd., M. Pd.



MATA KULIAH



: TERMODINAMIKA



PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN SEPTEMBER 2018



KATA PENGANTAR



Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan Rahmat sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Makalah ini kami buat untuk melengkapi tugas mata kuliah Termodinamika. Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik. Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami miliki sangat kurang. Oleh karena itu kami harapkan kepada para pembaca untuk



memberikan



masukan-masukan



yang



bersifat



membangun



untuk



kesempurnaan makalah ini.



Medan, 16 November 2018



Penulis



i



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ..................................................................................... i DAFTAR ISI ................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1 1.1.Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2.Rumusan Masalah ...................................................................................... 2 1.3.Tujuan ........................................................................................................ 2 BAB II PEMBAHASAN ................................................................................. 3 2.1 Pengertian Entropi ...................................................................................... 3 2.2 proses perubahan Entropi pada proses reversible dan irreversible ............ 5 2.3 Asas Entropi dan Pemakaiannya ................................................................ 6 BAB III PENUTUP ......................................................................................... 8 3.1. Kesimpulan ............................................................................................... 8 3.2. Saran .......................................................................................................... 8 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 9



ii



BAB I PENDAHULAN 1.1 Latar Belakang Kata energi, telah dikenal bahkan sebelum mulai dipergunakan dalam pelajaran awal mengenai sains. Hal ini sangat membantu dalam mempelajari energi dalam termodinamika teknik. Analisi sistem berdasarkan hukum kedua termodinamika dapat dengan mudah dilakukan dengan sifat entropi. Konsep energi dan entropi merupakan konsep yang abstrak. Namun, tidak seperti energi, kata entropi jarang didengar dalam percakapan sehari-hari, apalagi melakukan analisis entropi secara kualitatif. Energi dan entropi memegang peranan penting dalam pembahasan-pembahasan berikutnya. Konsep entropi mula-mula diperkenalkan dalam fisika teori oleh R.J. Clausius dalam pertengahan abad kesembilan belas. Sampai pada saat itu terdapat banyak hal yang membingungkan mengenai hubungan antara kalor dan kerja serta perannya dalam operasi mesin kalor. Insinyur Perancis yang terkenal, Carnot, Petit, Clement, dan Desormes hanya memiliki sedikit pengetahuan mengenai hukum pertama termodinamika. Carnot percaya bahwa keluaran kerja suatu mesin adalah akibat dari sejumlah kalor yang meninggalkan tandon panas dan sejumlah kalor yang sama masuk ke tandon dingin. Petit dan Clement menghitung efisiensi mesin kalor dengan menghitung kerja yang dilakukan hanya dalam langkah daya tanpa meninjau keseluruhan daur yang menurut Carnot harus dilakukan. Menurut Medoza, ‘Dalam tangan Clapeyron, Kelvin, dan Clausius, termodinamika mulai menemukan jalan maju hanya jika dipisahkan dari perancangan mesin’. Clausius membuktikan adanya fungsi entropi dengan mula-mula menurunkan teoremanya. Penurunan teorema Clausius, sifat mesin Carnot yang merupakan landasan teorema itu, dan penurunan Clausius mengenai keberadaan fungsi entropi dalam setiap seginya, setara dengan cara umum Caratheodory.



1



Satu-satunya keunggulan pendekatan Caratheodory ialah dalam pemusatan perhatian pada sistem, koordinatnya, keadaannya, dan seterusnya sedangkan hal ini tak teramati dalam pendekatan teknik. 1.2 Rumusan Masalah 1.2.1



Apa yang dimaksud dengan Entropi ?



1.2.2



Bagaimana proses perubahan Entropi pada proses reversible dan irreversibel?



1.2.3



Bagaimana Asas Entropi dan pemakaiannya?



1.3 Tujuan



1.3.1



Menjelaskan pengertian Entopi



1.3.2



Mengetahui proses perubahan Entropi pada proses reversible dan irreversible



1.3.3



Mengetahui asas entropi dan pemakauannya



2



BAB II PEMBAHASAN



2.1 Pengertian Entropi Entropi merupakan fungsi keadaan dari sistem atau ukuran dari ketidakteraturan dan keteraturan dari sistem. Entropi dapat juga dikatakan sebagai suatu ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Jika suatu sistem pada suhu T mengalami proses reversible dengan menyerap kalor Q maka kenaikan entropi sistem ditulis dengan persamaan.



Entropi merupakan fungsi keadaan sehingga sama seperti energi dalam, perubahan entropi dari proses yang berlangsung pada sistem tidak bergantung pada lintasan tetapi tergantung pada keadaan awak dan akhirnya saja. Akibatnya untuk suatu proses siklus, perubahan entropi sama dengan nol (DS=0). Hukum II Termodinamika dan Entropi Pada Hukum I Termodinamika hanya diungkapkan mengenai Hukum Kekekalan Energi, tetapi tidak dijelaskan mengenai pembatasan aliran energi. Dari Hukum I Termodinamika, Anda telah mengetahui bahwa panas (kalor) dapat diubah menjadi kerja (usaha), dan sebaliknya. Namun, pada kenyataannya kerja



3



mekanik dapat diubah seluruhnya menjadi panas, tetapi sebaliknya panas tidak seluruhnya diubah menjadi kerja mekanik pada suatu proses (siklus).



Salah satu versi dari hukum II Termodinamika adalah pernyataan yang diucapkan Calusius."Panas akan mengalir dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah (panas tidak mungkin mengalir secara spontan dari benda yang suhunya rendah ke benda yang suhunya tinggi).” Menurut pernyataan di atas hanya peristiwa yang disertai perpindahan panas dari benda panas ke benda dinginlah yang mungkin terjadi, bukan sebaliknya. Versi



lain



dari



hukum



Termodinamika



II



adalah



versi Carnot yang



mengatakan: "Tidak ada mesin yang dapat mengubah seluruh panas yang diterimanya menjadi kerja." Pernyataan diatas menekankan bahwa bagaimanapun hebatnya membuat mesin, tidak mungkin ada peristiwa dimana suatu proses mengubah seluruh panas yang diterima menjadi kerja yang efisiensinya 100% Menurut Kelvin-Planck, Hukum II Termodinamika tentang mesin kalor mengatakan bahwa. "tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar."



4



Disamping versi Clausius, Carnot, Kelvin-Planck ada lagi versi lain hukum II Termodinamika. Versi ini berlaku secara umum dan berbunyi: "Semua proses yang terjadi secara spontan di alam ini cenderung membawa alam ini semakin tidak teratur (semakin kacau) atau paling tidak sama dengan keadaan semula". Menurut versi ini, suatu peristiwa hanya bisa terjadi jika peristiwa ini menyebabkan alam semakin tidak teratur atau paling tidak keadaannya sama dengan keadaan sebelum peristiwa itu terjadi. 2.2 Perubahan Entropi Pada Proses Reversibel Dan Irreversibel Menurut hukum kedua termodinamika “entropi (S) adalah fungsi keadaan. Pada proses reversible entropi alam semesta tetap, pada proses irreversible entropi alam semesta bertambah”. Entropi total (sistem dan lingkungan) untuk proses yang berlangsung spontan selalu meningkat. Dengan kata lain, pada proses spontan entropi semesta meningkat, atau dengan dan adalah perubahan entropi sistem dan perubahan entropi lingkugan. 



Jika positif (>;0), maka perubahan entropi semesta meningkat dan proses berlangsung spontan.Untuk



dapat



meramalkan bahwa proses



itu



berlangsung secara spontan atau tidak harus diketahui nilai 



Jika negatif (0) Suatu proses dikatakan irreversible, jika keadaan mula-mula dari sistem tidak dapat dikembalikan tanpa menimbulkan perubahan keadaan pada sistem lain. proses irreversible terjadi pada semua proses yang nyata (seperti, pembakaran lilin menjadi cahaya). Proses termodinamik yang berlangsung secara alami seluruhnya adalah proses irreversible. Proses tersebutnya adalah proses yang berlangsung secara spontan pada satu arah tetapi tidak pada arah sebaliknya. Keadaan akhir proses irreversible itu dapat dicapai dengan ekspansi reversible. Dalam ekspansi semacam ini usaha luar harus dilakukan. Karena tenaga Dakhil sistem tetap, maka harus ada arus panas yang mengalir kedalam sistem yang sama besarnya dengan usaha luar tersebut. Entropi dalam gas reversible ini naik dan kenaikan ini sama dengan kenaikan dalam proses sebenarnya yang ireversible, yaitu ekspansi bebas. 2.3



Asas Entropi Dan Pemakaiannya Hukum keseimbangan / kenaikan entropi menyatakan bahwa “Panas tidak



bisa mengalir dari material yang dingin ke yang lebih panas secara spontan”. Entropi adalah tingkat keacakan energi. Jika satu ujung material panas, dan ujung satunya dingin, dikatakan tidak acak, karena ada konsentrasi energi. Dikatakan entropinya rendah. Setelah rata menjadi hangat, dikatakan entropinya naik. Dalam pembahasan proses-proses ireversibel dalam pasal terdahulu, didapatkan bahwa entropi dunia (universe) selalu naik. Hal ini juga benar untuk semua proses ireversibel yang sudah dapat dianalisa. Kesimpulan ini dikenal



6



sebagai asas kenaikan entropi dan dianggap sebagai bagian dari hukum kedua termodinamika. Asas ini dapat dirumuskan sebagai berikut. “Entropi dunia selalu naik pada setiap proses ireversibel” Jika semua sistem yang berinteraksi di dalam suatu proses di lingkungi dengan bidang adiabatik yang tegar, maka semua itu membentuk sistem yang terisolasi sempurna dan membentuk dunianya sendiri. Karena itu dapat dikatakan bahwa entropi dari suatu sistem yang terisolasi sempurna selalu naik dalam proes ireversibel yang terjdai dalam sistem itu. Sementara itu entropi tetap tidak berubah dalam sistem yang terisolasi jika sistem itu mengalami proses reversibel



7



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan 1. Yang dimaksud dengan gas ideal merupakan kumpulan dari partikelpartikel suatu zat yang jaraknya cukup jauh dibandingkan dengan ukuran partikelnya. 2.



Sifat gas ideal Suatu gas terdiri atas partikel-partikel yang disebut molekul. Setiap molekul identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya, molekul-molekul gas ideal bergerak secara acak ke segala arah, molekul-molekul gas ideal tersebar merata di seluruh bagian, Jarak antara molekul gas jauh lebih besar daripada ukuran molekulnya dan tidak ada gaya interaksi antarmolekul; kecuali jika antarmolekul saling bertumbukan atau terjadi tumbukan antara molekul dengan dinding.



3. Perubahan keadaan gas ideal ada proses isotermik, proses isokorik, roses isobarik dan proses adiabatik 4. Keadaan gas ideal dapat dilihat dari hukum-hukum seperti Hukum Boyle 𝑃



(P1V1 = P2V2), Hukum Charles 𝑇1 = 1



𝑝2 𝑇2



𝑃



, dan Hukum Gay Lussac 𝑇1 = 1



𝑝2 𝑇2



3.2 Saran Semoga kita dapat lebih mengetahui Persamaan Keadaan Suatu Gas Dalam Berbagai Proses setelah kita membaca makalah ini, kami juga berharap untuk menerima saran dan kritik untuk dapat memperbaiki makalah ini.



8



DAFTAR PUSTAKA Ginting, R.U. 1989. Dasar-Dasar Termodinamika Teknik. Jakarta: Depdikbud Moran, M.J dan Shapiro, H.N. 2004. Termodinamika Teknik Jilid 1 Edisi 4. Jakarta: Erlangga. Pauliza, Osa. 2008. Fisika Kelompok Teknologi. Bandung: Grafindo Media Pratama Yohanes, Surya. 2009. Suhu dan Termodinamika. Tangerang: Kandel Young, D.H dan Freedman, R.A.2002. Fisika Universitas.Jakarta: Erlangga Zemansky, M.W dan Dittman , R.H. 1986. Kalor danTermodinamika. Bandung: ITB Press.



9