HUKUM TERMODINAMIKA II

Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor.

HUKUM TERMODINAMIKA I

1. Hukum ini diterapkan pada gas, khususnya gas ideal
   
   PV = n R T
   P . DV + -V . DP = n R DT
   
   
2. Energi adalah kekal, jika diperhitungkan semua bentuk energi yang timbul.
   
   
3. Usaha tidak diperoleh jika tidak diberi energi dari luar.
   
   
4. Dalam suatu sistem berlaku persamaan termodinamika I:
   
   DQ = DU+ DW
   
   DQ = kalor yang diserap
   DU = perubanan energi dalam
   DW = usaha (kerja) luar yang dilakukan

DARI PERSAMAAN TERMODINAMIKA I DAPAT DIJABARKAN:

1. Pada proses isobarik (tekanan tetap) ® DP = 0; sehingga,
   
   DW = P . DV = P (V₂ - V₁) ® P. DV = n .R DT
   
   

   DQ = n . Cp . DT	® maka Cp = 5/2 R (kalor jenis pada tekanan tetap)
   DU-= 3/2 n . R . DT

   
   
2. Pada proses isokhorik (Volume tetap) ® DV =O; sehingga,
   
   DW = 0 ® DQ = DU
   
   

   DQ = n . Cv . DT	® maka Cv = 3/2 R (kalor jenis pada volume tetap)
   AU = 3/2 n . R . DT

   
   
   
3. Pada proses isotermik (temperatur tetap): ® DT = 0 ;sehingga,
   
   DU = 0 ® DQ = DW = nRT ln (V₂/V₁)
   
   
4. Pada proses adiabatik (tidak ada pertukaran kalor antara sistem dengan sekelilingnya) ® DQ = 0 Berlaku hubungan::
   
   PV^g = konstan ® g = C_p/C_v ,disebut konstanta Laplace
    

Catatan:

Jika sistem menerima panas, maka sistem akan melakukan kerja dan energi akan naik. Sehingga DQ, DW ® (+).

Jika sistem menerima kerja, maka sistem akan mengeluarkan panas dan energi dalam akan turun. Sehingga DQ, DW ® (-).

1. Untuk gas monoatomik (He, Ne, dll), energi dalam (U) gas adalah
   
   U = E_k = 3/2 nRT ® g = 1,67
   
   
2. Untuk gas diatomik (H₂, N₂, dll), energi dalam (U) gas adalah
   
   

   Suhu rendah (T £ 100ºK)	U = Ek = 3/2 nRT	® g = 1,67	® Cp-CV=R
   Suhu sedang	U = Ek =5/2 nRT	® g = 1,67
   Suhu tinggi (T > 5000ºK)	U = Ek = 7/2 nRT	® g = 1,67