Entropi termodinamika

Sebelum mulai menjelaskan arti yang berbeda dari kata entropi di bidang termodinamika, pertama-tama kita harus meninjau beberapa definisi.

Termodinamika adalah disiplin ilmu yang mempelajari perubahan energi internal dalam sistem, dan pertukaran energi antara sistem yang berbeda.

Disiplin ini didukung berdasarkan beberapa undang-undang, yang akan kami jelaskan secara singkat di bawah ini.

Hukum nol: hukum termodinamika ini memberi tahu kita bahwa jika kita menganggap keberadaan dua benda, dengan suhu yang berbeda, dan menempatkan permukaannya dalam kontak, ketika waktu tertentu telah berlalu, suhu kedua benda akan menjadi sama. Suhu yang lebih dingin akan meningkat, dan yang lebih hangat akan mendingin, berkat transfer energi dalam bentuk panas dari satu ke yang lain.

Hukum pertama termodinamika: hukum ini menunjukkan bahwa jika kita memiliki sistem yang memiliki sejumlah energi internal dan kita melakukan pekerjaan padanya, melalui beberapa jenis proses, atau kita memberikan panas ke sistem, energi internal sistem tersebut akan bervariasi. Misalnya, jika sistemnya adalah bejana logam dengan air dingin, kita dapat memvariasikan energi internalnya: jika kita mengaduk air dengan unsur seperti sendok, kita dapat menaikkan suhunya dengan gesekan: kita melakukan pekerjaan yang energi internalnya dari sistem akan bervariasi . Jika kita memanaskan air dengan korek api, kita menambahkan panas ke sistem, fakta yang juga akan memvariasikan energi internalnya.    

Energi internal suatu sistem, panas dan kerja, hanyalah bentuk energi yang berbeda. Tidak mungkin untuk menciptakan atau menghancurkan energi, hanya mungkin untuk mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain.

Hukum termodinamika kedua: menurut hukum ini, tidak ada proses di mana semua energi dapat digunakan untuk mengubahnya menjadi usaha. Dalam proses apa pun, sebagian energi akan diubah menjadi bentuk yang tidak dapat diubah menjadi kerja. 

Berdasarkan prinsip ini, Clausius mendefinisikan entropi sebagai ukuran batasan untuk suatu proses tertentu yang akan dilakukan, dan juga menunjukkan arah proses.

Entropi sebagai tingkat ketidakteraturan atau disorganisasi.

Mari kita bayangkan bahwa ada sebuah kotak yang secara internal dibagi menjadi tiga sektor, dan di setiap sektor ada bola dengan warna berbeda. Di sektor pertama, bola hitam, di putih kedua dan terakhir, merah.

Jika saya menghapus salah satu bagian dalam kotak, kelereng hitam dan putih akan bercampur. Jika saya menghapus divisi kedua, semua bola akan bercampur. Dengan menghapus divisi, saya menghilangkan kendala, dan gangguan atau entropi sistem telah meningkat.

Jika saya mengganti pembagian, kelereng akan terus rusak, karena mereka tidak akan menyortir secara spontan. Ini menunjukkan bahwa prosesnya tidak dapat diubah.

Di alam, semua proses tidak dapat diubah, sistem selalu cenderung meningkatkan entropi mereka, yaitu tingkat disorganisasinya.

Contoh lain adalah gelas piala, yang memiliki entropi tertentu. Ketika cangkir jatuh ke tanah, cangkir itu pecah menjadi beberapa bagian, meningkatkan entropinya. Prosesnya tidak dapat diubah, karena meskipun kita menyatukan bagian-bagiannya, cangkir itu tidak akan pernah terbentuk lagi dengan sendirinya.

Penting untuk menunjukkan bahwa berbicara tentang entropi hanya masuk akal jika ada variasinya. Entropi suatu sistem tidak ada sebagai nilai absolut, tetapi hanya sebagai perubahan entropi awal dikurangi akhir (delta S).

Entropi sebagai energi “hilang”.

Menurut prinsip Clausius, entropi adalah energi yang dilepaskan dalam suatu proses. Jika kita menempatkan mesin, misalnya, bensin mengalami proses pembakaran dan energi yang dikeluarkan membuat mobil bergerak. Energi yang “digunakan” oleh mobil untuk bergerak, “dihabiskan” dan tidak dapat lagi digunakan untuk menghasilkan kerja.

Related Posts