Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
224
Q
2
Q
1
T
1
T
2
Gambar 9.20 Skema hukum II Termodinamika oleh Clausius
Q
2
Q
1
T
1
T
2
Saluran sempit
Evaporator Wadah zat
cair Kondensor
Kompresor
Gambar 9.21 Bagan lemari pendingin
2. Hukum II Termodinamika
Hukum II Termodinamika dirumuskan oleh beberapa ilmuwan, antara lain berikut ini.
a. Rudolf Clausius
Perumusan Clausius tentang hukum II Termodinamika secara sederhana dapat diungkapkan sebagai berikut.
Tidak mungkin membuat mesin pendingin yang hanya menyerap kalor dari reservoir bersuhu rendah dan
memindahkan kalor itu ke reservoir yang bersuhu tinggi tanpa disertai perubahan lain.
Dengan kata lain bahwa kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi
ke benda bersuhu rendah dan tidak secara spontan kembali ke keadaan semula.
Sebagai contoh, marilah kita lihat proses pada lemari pendingin lemari es yang bagannya terlihat pada
gambar 9.21. 1 Zat cair di dalam wadahnya pada
tekanan tinggi harus melalui saluran yang sempit menuju ke evaporator.
Proses ini disebut proses Joule-Kelvin.
2 Di dalam evaporator, suhu dan tekanan zat cair berkurang dan menguap. Saat
menguap tersebut zat cair memerlukan kalor yang diserap dari reservoir
T
2
suhu reservoir dingin = suhu benda yang akan didinginkan.
3 Uap pada tekanan rendah ini masuk ke dalam kompresor, kemudian dimampat-
kan. Hal ini menyebabkan tekanan dan suhu naik. Suhu uap yang dihasilkan
lebih tinggi dari suhu reservoir T
1
suhu tinggi dan
T
1
T
2
. 4 Di dalam kondensor, uap memberikan kalor pada reservoir
T
1
. Pada proses tersebut selain pemindahan kalor dari reservoir dingin
T
2
ke reservoir T
1
, terjadi pula perubahan usaha menjadi kalor yang ikut dibuang di
T
1
.
b. Kelvin - Planck Perpetom Mobiles II
Perumusan Kelvin-Planck tentang hukum II Termodinamika secara sederhana dapat dinyatakan sebagai berikut.
Tidak mungkin suatu mesin mengisap panas dari reservoir dan mengubah
seluruhnya menjadi usaha. Sebagai contoh, perhatikan proses yang terjadi pada motor
bakar dan motor bensin berikut. 1 Mula-mula campuran uap bensin dan udara dimasukkan ke
dalam silinder dengan cara menarik pengisap.
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
225
2 Campuran tersebut kemudian dimampat- kan dengan cara menekan pengisap
sehingga suhu dan tekanannya naik. 3 Selanjutnya, campuran dibakar dengan
loncatan bunga api listrik. Proses pem- bakaran ini menghasilkan campuran
dengan suhu dan tekanan yang sangat tinggi sehingga volume campuran tetap
proses isokhorik.
4 Campuran hasil pembakaran menjadi mengembang dan mendorong pengisap.
Sedangkan tekanan dan suhunya turun, tetapi masih lebih tinggi dari tekanan dan
suhu di luar.
5 Katub pada silinder terbuka sehingga sebagian campuran tersebut ada yang keluar.
6 Akhirnya pengisap mendorong hampir seluruh campuran hasil pembakaran itu keluar.
c. Sadi Carnot
Dari semua mesin yang bekerja dengan menyerap kalor dari reservoir panas dan membuang kalor pada
reservoir dingin efisiensinya tidak ada yang melebihi mesin Carnot. Ciri khas mesin Carnot ialah pemanasan dan
pendinginannya, yaitu pengisapan dan pelepasan panasnya berlangsung secara isotermik, sedangkan
pengembangan dan penekanannya berlangsung secara adiabatik. Dengan demikian mesin Carnot dapat dibalik
reversible, karena proses isotermik maupun adiabatik selalu dapat dibalik. Dengan memberikan usaha mekanik
W pada sistem, mesin akan melepas panas Q
1
dari bagian yang didinginkan serta melepas panas sebanyak
Q
2
keluar. Jenis-jenis mesin selain mesin Carnot tidak dapat dibalik. Dengan menerapkan hukum II Termodinamika
dapat ditunjukkan bahwa karena dapat dibalik, mesin Carnot memiliki efisiensi yang sama.
Dengan demikian, hukum II Termodinamika
dapat dinyatakan sebagai berikut.
Kalor tidak mungkin seluruhnya dapat berubah menjadi energi mekanik kerja atau efisiensi suatu mesin tidak mungkin 100.
Gambar 9.22 Skema hukum II Termo- dinamika oleh Kelvin-Plank
W Q
T
1
Gambar 9.23 Skema hukum II Termodinamika oleh Carnot
T
1
T
2
Q
2
Q
1
Hukum II Termodina-
mika
Hukum III Termodina-
mika
C. Hukum III Termodinamika
Hukum III Termodinamika menyatakan bahwa entropi dari semua
kristal-kristal padat mendekati nol pada saat suhunya mendekati nol mutlak. Dengan kata lain, semua zat akan kehilangan energi pada saat
suhunya nol mutlak. Itulah sebabnya orang-orang menyimpan bahan makanan dalam
freezer untuk mempertahankan perubahan energi dari bahan makanan itu dan mempertahankannya dari kerusakan.
