1. Hukum II Termodinamika
Kita telah mempelajari tentang siklus carnot dan mesin carnot. Pada siklus carnot terjadi proses
termodinamika yang selama proses mampu mengubah energi kalor menjadi usaha, tidak ada energi
yang hilang.Hal tersebut sangat sulit dan tidak mungkin untuk didapat, maka siklus carnot sulit ditemui
dalam kehidupan sehari-hari.
Kalor akan mengalir dari tempat bersuhu tinggi menuju temapat yang bersuhu lebih rendah. Sangat
tidak mungkin kalor akan mengalir dari tempat bersuhu rendah menuju tempat dengan suhu tinggi. Hal
tersebut akan dibahas pada Hukum II termodinamika. Hukum II termodinamika masih berkaitan dengan
kekekalan energi, akan tetapi pada hukum II Termodinamika membatasi bagaimana perubahan energi
berlangsung.
Proses termodinamika yang melakukan aliran kalor dari reservoir suhu rendah menuju reservoir suhu
tinggi tidak mungkin terjadi secara spontan, tetapi butuh usaha yang diberikan kepada sistem. Hal
tersebut dikemukakan oleh Clausius dan Kevin-Planck. Berikut pernyataan Clausius dan Kevin-Planck:
1. Menurut Kevin dan Planck, tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus,
menerima kalor dari satu reservoir dan mengubah seluruh kalor menjadi usaha.
2. Menurut Clausius, tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, mengambil
kalor dari reservoir yang memiliki suhu rendah dan memberikannya pada reservoir yang
memiliki suhu tinggi tanpa memerlukan usaha dari luar.
3. Mesin carnot yang bekerja diantara reservoir suhu T1 dan reservoir yang bersuhu T2 (T1>T2)
menghasilkan efisiensi yang tinggi.
Jadi, menurut Kelvin dan Planck tidak mungkin suatu mesin hanya memiliki sebuah reservoir
dan tidak mungkin sebuah mesin memiliki efisiensi 100%, kalor yang diserap dari lingkungannya
akan diubah seluruhnya menjadi usaha. Pada kenyataannya tidak mungkin membuat mesin
seperti ini.
Menurut Clausius, mesin selalu memerlukan usaha luar agar dapat memindahkan kalor dari
tempat yang bersuhu rendahn ke tempat yang bersuhu tinggi. Mesin seperti ini disebut mesin
pendingin, misalnya lemari es dan pendingin ruangan atau AC (air conditioner).

2. Proses Reversibel dan Irreversibel
Proses-proses pada mesin kalor ada yang bersifat reversible dan ada pula yang bersifat irreversible
(tidak reversible). Proses reversible merupakan proses yang berlangsung sangat lambat sehingga
prosesnya dapat dianggap sebagai rangkaian keadaan setimbang. Seluruh proses tersebut dapat
dikerjakan secara kebalikan tanpa mengubah besar usaha yang dilakukan atau kalor yang dipindahkan
Proses reversible sempurna tidak dapat ditentukan dalam kenyataan karena proses ini tak terbatas.
Proses gesekan, gangguan aliran udara, serta factor pengubah kalor dan usaha lainnya. Proses yang ada
pada kenyataannya adalah proses irreversible.
Mesin pendingin
Pada mesin pendingin kalor mengalir dari reservoir bersuhu rendah menuju reservoir suhu tinggi. Proses
tersebut dapat berlangsung, jika sistem diberikan usaha atau kerja dari luar, karena kalor tidak dapat
mengalir secara spontan dari tempat bersuhu rendah menuju tempat yang bersuhu tinggi.Dengan aliran
kalor seperti ini, suhu pada reservoir suhu rendah (dingin) akan semakin dingin. Contoh mesin pendingin
yang sering kita temuai dalam kehidupan sehari-hari adalah Lemari es (kulkas) dan AC. Usaha atau kerja
luar pada alat-alat tersebut didapat dari energi listrik dari PLN.
Pada mesin pendingin, sistem mengambil kalor Q2 dan melepas kalor Q1. Usaha ynag dilakukan adalah
W. Siklus mesin pendingin seperti gambar berikut :
(dari BSE Fisika Kelas XI , penulis Dudi Indrajit)
Sesuai Hukum kekekalan energi, pada hukum I termodinamika, karena ∆U=0, maka:
W= QSerap - Qlepas

3. Mesin pendingin yang baik adalah mesin pendingin yang mampu menyedot panas sebanyak mungkin
dari reservoir suhu dingin untuk jumlah kerja tertentu. Koefisien unjuk kerja (daya guna) mesin
pendingin dirumuskan :
Keterangan :
K = koefisien daya guna (koefisien performance)
Qserap= kalor yang diserap pada reservoir suhu dingin (J)
W = kerja (J)
Kalor dari reservoir dingin yang diambil oleh mesin pendingin tidak dapat diubah menjadi usaha.
Lemari es dan pendingin ruangan memiliki koefisien daya guna dalam jangkauan 2 sampai 6. Semakin
tinggi nilai koefisien daya guna, semakin baik mesin pendingin tersebut.
Contoh soal
Temperatur di dalam sebuah lemari es adalah -30
C. jika koefisien daya guna lemari es tersebut 9, pada
suhu berapakah kerja yang dimampatkan dapat mengembang?
Penyelesaian :
Diket :
T2= (-3 + 273)K=270 K
K= 9
Jawab