Entalpi Entropi Dan Hukum Termodinamika Kedua

Tujuan adalah untuk mengembangkan pemahaman dasar tentang konsep-konsep berikut:

• Energi Internal dan Hukum Pertama Termodinamika

• Proses siklik dan sembarang sistem

• Keterbalikan dan Ketidakterbalikan

• Entropi dan Enthalpi

• Hukum Kedua Termodinamika

Energi Internal dan Hukum Pertama Termodinamika

Ketika energi molekul dalam suatu sistem dikaitkan dengan sifat sistem, maka disebut Energi Internal (u).
Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, dan berdasarkan prinsip ini, energi internal (u) sistem berubah setiap kali energi melewati batas sistem.
Dengan demikian, hukum pertama termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut ketika panas/kerja berinteraksi dengan sistem.

Dalam persamaan di atas, u adalah energi internal per satuan massa, dan q dan w masing-masing adalah panas dan kerja per satuan massa. Konvensi tanda yang digunakan dalam persamaan di atas adalah:
dq > 0 (dipertimbangkan positif) ⇒ Transfer panas ke sistem
dq < 0 (dipertimbangkan negatif) ⇒ Transfer panas dari sistem dw > 0 (dipertimbangkan positif) ⇒ Kerja yang dilakukan oleh sistem
dw < 0 (dipertimbangkan negatif) ⇒ Kerja yang dilakukan pada sistem

Proses Siklik dan Sembarang Sistem

Salah satu bentuk penting dari hukum pertama termodinamika diperoleh ketika

Kami mengintegrasikan persamaan di atas untuk proses siklik.

Sistem dikatakan dalam proses siklik, ketika setelah mengalami perubahan acak akibat panas/kerja kembali ke keadaan aslinya.

Hal-hal yang perlu dipertimbangkan:

1. Integrasi diferensial properti keadaan adalah selisih batasnya.

2. Keadaan akhir sama dengan keadaan asli dan tidak ada perubahan energi internal sistem.

Dengan demikian ketika

Keadaan awal dan akhir energi internal dalam persamaan di atas direpresentasikan oleh i dan f. Dengan mensubstitusi di atas dalam persamaan (1), maka,

Persamaan (2) adalah representasi integral dari semua kerja yang dilakukan oleh sistem atau kerja bersih yang dilakukan oleh sistem sama dengan integral dari semua transfer panas ke dalam sistem. Termodinamika Teknik lebih lanjut menjelajahi konsep sistem dan proses.

Proses Sembarang Sistem

Ini adalah hasil dari hukum pertama termodinamika dan terkait dengan persamaan (1) jika sistem melibatkan proses sembarang.

Dalam persamaan ini, q dan w masing-masing adalah panas bersih yang ditransfer dan kerja bersih untuk proses tersebut, sementara uf dan ui adalah nilai akhir dan awal dari energi internal (u). Dalam sistem adiabatik rigid dan terisolasi (w = 0, q = 0), maka energi internal (u) tetap tidak berubah. Kemudian dari persamaan (2) proses siklik.

Keterbalikan dan Ketidakterbalikan

Sistem dikatakan sedang mengalami proses ketika keadaan awal berubah menjadi keadaan akhir. Properti seperti tekanan, volume, enthalpi, suhu, entropi, dll berubah selama proses termodinamika. Hukum kedua termodinamika mengategorikan proses-proses di bawah dua kepala

• Proses ideal atau terbalik

• Proses alami atau tidak terbalik

Jika variasi suhu (t) dan tekanan (p) sangat kecil dalam sistem yang sedang mengalami proses, maka proses tersebut dapat disebut sebagai keadaan dekat keseimbangan atau mendekati keterbalikan.
Proses dikatakan terbalik secara internal jika keadaan asli dipulihkan dalam arah terbalik.
Proses dikatakan terbalik secara eksternal lingkungan yang menyertai perubahan juga dapat dibalik urutannya.
Proses terbalik adalah proses yang terbalik baik secara internal maupun eksternal.
Untuk mengukur keberhasilan proses nyata, para profesional menggunakan proses terbalik sebagai ukuran untuk membandingkan dan mendekatkan proses nyata dan aktual ke keterbalikan dengan menurunkan kerugian untuk meningkatkan efisiensi proses.

Ketidakterbalikan

Ketika proses nyata gagal memenuhi persyaratan keterbalikan, maka proses tersebut disebut tidak terbalik.
Dalam proses tidak terbalik, keadaan awal sistem dan lingkungan tidak dapat dikembalikan ke keadaan awal dari keadaan akhir. Entropi sistem meningkat tajam dalam proses tidak terbalik dan nilainya tidak dapat dikembalikan ke nilai awal dari nilai akhir.
Ketidakterbalikan bertahan karena variasi tekanan, komposisi, suhu, komposisi utama yang disebabkan oleh transfer panas, gesekan padat dan cair, reaksi kimia. Para profesional sibuk melakukan upaya untuk menurunkan efek ketidakterbalikan dalam proses dan mekanisme.

Entropi dan Enthalpi

Seperti energi internal, Entropi dan Enthalpi adalah properti termodinamika. Entropi direpresentasikan oleh simbol s dan perubahan entropi Δs dalam kJ/kg-K. Entropi adalah keadaan ketidakteraturan. Entropi adalah subjek hukum kedua termodinamika yang menggambarkan perubahan entropi dalam sistem dan lingkungan sehubungan dengan Alam Semesta.
Entropi didefinisikan sebagai rasio transfer panas terhadap suhu absolut dalam sistem untuk jalur termodinamika terbalik.

Di mana, qrev menunjukkan transfer panas sepanjang jalur terbalik.
Enthalpi (h) adalah properti keadaan dan didefinisikan sebagai,

Di mana, h adalah enthalpi spesifik, u adalah energi internal spesifik, v adalah volume spesifik, p adalah tekanan.
Dari, persamaan (1)

Oleh karena itu

Dengan mendiferensialkan eq (4) dan mensubstitusikannya ke dalam persamaan di atas, maka

Kedua persamaan di atas berkaitan dengan perubahan entropi untuk proses terbalik akibat perubahan energi internal dan volume dalam persamaan sebelumnya, dan perubahan enthalpi dan tekanan dalam persamaan berikutnya.
Karena semua kuantitas dalam kedua persamaan ini adalah properti keadaan, maka entropi juga merupakan properti termodinamika.

Hukum Kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika dikenal untuk menggambarkan batas-batasnya pada alam semesta dalam hal apa yang dapat dilakukan alam semesta. Hukum Kedua lebih banyak menangani ketidakefisienan, kerusakan, dan degradasi.
Kita melakukan aktivitas dalam kehidupan sehari-hari yang secara alami melibatkan proses yang tidak efisien dan tidak terbalik.
Hukum Kedua termodinamika dapat dinyatakan lebih mudah dengan mengacu pada entropi:
Entropi didefinisikan sebagai perubahan infinitesimal dalam entropi sistem (dS) adalah rasio jumlah panas yang diukur yang telah masuk ke dalam sistem tertutup (dqrev) dan suhu umum (T) di titik di mana transfer panas terjadi.

Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa "Perubahan entropi dianggap non-negatif".
ATAU
Energi alam semesta secara bertahap bergerak menuju keadaan ketidakteraturan

Pernyataan: Hormati asli, artikel yang baik layak dibagikan, jika ada pelanggaran silakan hubungi untuk menghapus.