Entalpi Entropi Dan Hukum Termodinamik Kedua

Objektif adalah untuk mengembangkan pemahaman asas tentang konsep-konsep berikut:

• Tenaga Dalaman dan Hukum Pertama Termodinamik

• Proses siklik dan sembarangan sistem

• Reversibiliti dan Irreversibiliti

• Entropi dan Enthalpi

• Hukum Kedua Termodinamik

Tenaga Dalaman dan Hukum Pertama Termodinamik

Apabila tenaga molekul dalam suatu sistem dikaitkan dengan sifat sistem, maka ia dikenali sebagai Tenaga Dalaman (u).
Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan dan berdasarkan prinsip ini, tenaga dalaman sistem (u) berubah setiap kali tenaga melintasi sempadan sistem.
Oleh itu, hukum pertama termodinamik boleh dinyatakan seperti di bawah apabila haba/kerja berinteraksi dengan sistem.

Dalam persamaan di atas, u adalah tenaga dalaman per-unit-jisim dan q dan w masing-masing adalah haba dan kerja per unit jisim. Konvensyen tanda yang digunakan dalam persamaan di atas adalah:
dq > 0 (dipertimbangkan positif) ⇒ Pemindahan haba ke sistem
dq < 0 (dipertimbangkan negatif) ⇒ Pemindahan haba dari sistem dw > 0 (dipertimbangkan positif) ⇒ Kerja dilakukan oleh sistem
dw < 0 (dipertimbangkan negatif) ⇒ Kerja dilakukan pada sistem

Proses Siklik dan Sembarangan Sistem

Salah satu bentuk penting hukum pertama termodinamik diperoleh apabila

Kami mengintegrasikan persamaan di atas untuk proses siklik.

Sistem dikatakan dalam proses siklik, apabila selepas mengalami perubahan rawak akibat haba/kerja, kembali ke keadaan asalnya.

Titik-titik yang perlu dipertimbangkan:

1. Integrasi diferensial sifat apa pun adalah perbezaan batasannya.

2. Keadaan akhir sama dengan keadaan asal dan tidak ada perubahan tenaga dalaman sistem.

Oleh itu, apabila

Keadaan awal dan akhir tenaga dalaman dalam persamaan di atas ditunjukkan oleh i dan f. Menggantikan di atas dalam persamaan (1) maka,

Persamaan (2) adalah representasi integral semua kerja yang dilakukan oleh sistem atau kerja bersih yang dilakukan oleh sistem adalah sama dengan integral semua pemindahan haba ke dalam sistem. Termodinamik Kejuruteraan lebih lanjut meneroka konsep sistem dan proses.

Proses Sembarangan Sistem

Ia adalah hasil daripada hukum pertama termodinamik dan berkaitan dengan persamaan (1) jika sistem melibatkan proses sembarangan.

Dalam persamaan ini, q dan w adalah pemindahan haba bersih dan kerja bersih untuk proses tersebut, manakala uf dan ui adalah nilai akhir dan awal tenaga dalaman (u). Dalam sistem adiabatik tertutup dan terisolasi (w = 0, q = 0), maka tenaga dalaman (u) tetap tidak berubah. Kemudian dari eq(2) proses siklik.

Reversibiliti dan Irreversibiliti

Sistem dikatakan menjalani proses apabila keadaan awalnya berubah menjadi keadaan akhir. Sifat-sifat seperti tekanan, isi padu, enthalpi, suhu, entropi dll berubah semasa proses termodinamik. Hukum kedua termodinamik mengategorikan proses-proses di bawah dua judul

• Proses ideal atau reversible

• Proses semula jadi atau irreversible

Jika variasi suhu (t) dan tekanan (p) adalah infinitesimal dalam sistem, yang sedang menjalani proses, maka proses tersebut boleh disebut sebagai keadaan hampir kesetimbangan atau mendekati reversibiliti.
Proses dikatakan reversible secara dalaman jika keadaan asal dipulihkan dalam arah songsang.
Proses dikatakan reversible secara luaran jika perubahan yang menyertai juga dapat dibalik urutannya.
Proses reversible adalah proses yang reversible baik secara dalaman maupun luaran.
Untuk mengukur keberhasilan proses nyata, profesional menggunakan proses reversible sebagai ukuran untuk membandingkan dan membawa proses nyata dan sebenarnya lebih dekat ke reversibiliti dengan menurunkan kerugian untuk meningkatkan kecekapan proses.

Irreversibiliti

Apabila proses sebenar gagal memenuhi syarat reversibiliti, maka proses tersebut disebut irreversible.
Dalam proses irreversible, keadaan awal sistem dan persekitaran tidak dapat dibawa kembali ke keadaan awal dari keadaan akhir. Entropi sistem meningkat tajam dalam proses irreversible dan nilai tersebut tidak dapat dibawa kembali ke nilai awal dari nilai akhir.
Irreversibiliti bertahan disebabkan variasi tekanan, komposisi, suhu, komposisi utamanya disebabkan oleh pemindahan haba, geseran dalam pepejal dan cecair, reaksi kimia. Profesional sibuk memasukkan usaha mereka untuk menurunkan efek irreversibiliti dalam proses dan mekanisme.

Entropi dan Enthalpi

Seperti tenaga dalaman, Entropi dan Enthalpi adalah sifat termodinamik. Entropi diwakili oleh simbol s dan perubahan entropi Δs dalam kJ/kg-K. Entropi adalah keadaan ketidakteraturan. Entropi adalah subjek hukum kedua termodinamik yang menggambarkan perubahan entropi dalam sistem dan persekitaran berkenaan dengan Alam Semesta.
Entropi didefinisikan sebagai nisbah pemindahan haba kepada suhu mutlak dalam sistem untuk jalur termodinamik reversible.

Di mana, qrev menandakan pemindahan haba sepanjang jalur reversible.
Enthalpi (h) adalah sifat keadaan dan didefinisikan sebagai,

Di mana, h adalah enthalpi spesifik, u adalah tenaga dalaman spesifik, v adalah isi padu spesifik, p adalah tekanan.
Dari persamaan (1)

Oleh itu

Dengan mendiferensiasi eq (4) dan menggantikannya dalam persamaan di atas, maka

Kedua-dua persamaan di atas berkaitan dengan perubahan entropi untuk proses reversible disebabkan perubahan tenaga dalaman dan isi padu dalam persamaan pertama dan perubahan enthalpi dan tekanan dalam persamaan kedua.
Kerana semua kuantiti dalam kedua-dua persamaan ini adalah sifat keadaan, maka entropi juga merupakan sifat termodinamik.

Hukum Kedua Termodinamik

Hukum kedua termodinamik dikenali untuk menggambarkan had-hadnya pada alam semesta dalam hal apa yang dapat dilakukan alam semesta. Hukum 2nd lebih banyak menangani ketidakcekapan, kemerosotan, dan degenerasi.
Kita melakukan aktivitas dalam kehidupan sehari-hari yang secara alami melibatkan proses yang tidak efisien dan irreversible.
Hukum 2nd termodinamik dapat dinyatakan lebih mudah berkaitan dengan entropi:
Entropi didefinisikan sebagai perubahan entropi infinitesimal sistem (dS) adalah rasio jumlah haba yang masuk ke sistem tertutup (dqrev) dan suhu umum (T) di titik di mana pemindahan haba terjadi.

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

Pernyataan: Hormati asal, artikel bagus layak dibagikan, jika ada pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk dihapus.