KONSEP ENERGI, ENTROPY, DAN EKSERGI

BAB I

SISTEM TERMODINAMIS

Sistem termodinamis adalah sekumpulan senyawa yang terdiri dari partikel-partikel atom dan molekul

SISTEM

SEKELILING

BOUNDARY

SISTEM

TERISOLASI TERTUTUP TERBUKA

TERISOLASI TERTUTUP TERBUKATransfer massa Tidak ada Tidak ada Ada

Transfer panas dan/atau kerja

Tidak ada Ada Ada

Termos air sebagai salah satu contoh sistem yang mendekati sistem terisolasi

ENERGI

Energi berasal dari bahasa Yunani:• ἐνέργεια - energeia yang berarti aktivitas• ἐνεργός – energos yang berarti aktif

Energi adalah besaran fisik skalar yang menggambarkan jumlah kerja yang dapat dilakukan oleh suatu gaya

internal energy (U)

ENERGIDISIMPAN

Energi kinetik (EK)

Energi potensial (EP)

Energi kimia

ENERGIDITRANSFER

Panas (Q)

Kerja (W)(energy in transit)

BERBAGAI MACAM BENTUK ENERGI

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan; energi hanya berubah dari

satu bentuk ke bentuk lainnya

Jika satu bentuk energi hilang, maka dalam waktu yang sama akan

muncul dalam bentuk yang lain.

Petir merupakan suatu aliran energi. Energi potensial listrik di atmosfer berubah menjadi panas, cahaya, dan suara yang

juga merupakan bentuk-bentuk energi

ENTROPY

Gambar ban mobil

Gambar silinder mobil

Gambar mobil menabrak

Apa penjelasan mengenai

kejadian-kejadian tadi?

Transfer energi

penghalang

C10H22 + 10½ O2 5 CO2 + 11 H2OREAKSI PEMBAKARAN BENSIN

Energi ikatan kimia C10H22 dan O2

Energi ikatan kimia CO2 dan H2O

Cenderung bereaksi

>>

Penghalang (energi aktivasi)

bensin dan oksigen bisa berada bersama-sama tanpa mengalami perubahan apapun selama bertahun-tahun atau bahkan berabad-abad

Menyebarkan energi ke sekeliling

Gambar kepingan kaca, besi, bata dll

Kesemua atom-atom yang energenik tersebut akan menyebarkan energi gerakannya, jika ada kesempatan, ke molekul-molekul lain yang gerakannya lebih lamban

(temperaturnya lebih rendah).

Dalam semua contoh di atas, partikel-partikel terkecil, yaitu atom atau molekul, selalu bergerak sangat cepat

dengan arah acak.

Hukum Kedua Termodinamika merupakan simpulan dari kenyaaan bahwa molekul-molekul akan

menyebarkan energi geraknya jika tidak ada sesuatu yang menghalanginya.

Hukum Kedua Termodinamika:

Tidak mungkin ada mesin panas (heat engine) yang dapat mengubah semua energi panas menjadi usaha

HOT RESERVOIR

W

COLD RESERVOIR

QH

QCHQ

WEfisiensi

Panas tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas

Perlu bantuan kerja (W)

HOT RESERVOIR

W

COLD RESERVOIR

QH

QC

Semua sistem yang bebas dari pengaruh luar, semakin lama akan semakin tidak beraturan

ENTROPY

Entropy merupakan inti dari Hukum Kedua Termodinamika, yang menyangkut proses yang

berlangsung secara spontan

Dalam ilmu termodinamika, entropy adalah satu ukuran yang menyatakan jumlah energi dalam suatu

sistem fisik yang tidak dapat digunakan untuk melakukan kerja.

Entropy juga merupakan salah satu dari tiga potensial termodinamika dasar: • U (energi dalam)• S (entropy)• A (energi Helmholtz)

Perubahan entropy pada satu proses reversibel yang ber-langsung pada temperatur T dimana panas sebanyak Q diserap adalah:

• entropy tidak kekal• entropy merupakan satu ukuran ke-irreversibel-an

TQ

dS rev

ESKERGI

Eksergi dari suatu sistem adalah kerja maksimum yang dapat dilakukan dalam suatu proses yang membawa

sistem ke keadaan keseimbangan dengan suatu reservoir panas (heat reservoir).

Jika lingkungan sekeliling merupakan reservoir panas (heat reservoir), maka eksergi adalah potensi dari suatu

sistem untuk mengalami proses yang membawa pada keadaan keseimbangan dengan lingkungan sekelilingnya.

Setelah sistem dan lingkungan sekeliling mencapai keadaan keseimbangan, eksergi sama dengan nol