Dokumen tersebut membahas tentang konsep entropi dalam termodinamika, hubungannya dengan kalor, dan perubahan entropi pada berbagai proses gas sempurna seperti proses volume konstan, tekanan konstan, temperatur konstan, dan adiabatik. Dokumen tersebut juga menjelaskan penerapan konsep entropi pada mesin Carnot ideal dan rumusan efisiensi mesin Carnot.

1. PETA
KONSEP
Hubungan Antara Kalor Dengan Entropi
Persamaan Umum Perubahan Entropi
Gas Sempurna
Perubahan Entropi Gas Sempurna Pada
Berbagai Proses Termodinamika
ENTROPI

2. ENTROPI
Entropi adalah sifat termodinamika yang penting dari sebuah zat, dimana
harganya akan meningkat ketika ada penambahan kalor dan menurun ketika
terjadi pengurangan kalor. Pada jangkauan kecil temperatur, kenaikan atau
penurunan entropi jika dikalikan dengan temperatur akan menghasilkan jumlah
kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu zat. Secara matematis:
Dimana :
dQ = Kalor yang diserap
T = temperatur absolut
ds = kenaikan entropi.
dQ = T.ds

3. Hubungan Antara Kalor
Dengan Entropi
Gambar 1. Kurva Temperatur-Entropi.
Pemanasan suatu zat ditunjukkan oleh
kurva dari A ke B pada gambar 1, dimana
sumbu-x merupakan entropi dan sumbu-y
adalah temperatur mutlak. Grafik ini
dikenal dengan diagram temperatur-
entropi (T-s).
Misalkan titik C pada kurva. Pada titik ini,
katakan ada sejumlah kecil kalor (dQ) yang
diberikan ke zat, yang akan menaikkan
entropi sebesar ds. Katakan temperatur
absolut pada titik ini T. Maka sesuai dengan
definisi entropi:
pers (i)
dQ = T.ds

4. Dalam hal ini, T.ds diwakili oleh daerah yang diarsir pada kurva selama terjadi
perubahan entropi. Maka luas daerah di bawah kurva AB bisa dicari dengan
mengintegralkan persamaan (i), sehingga:
• Kalor total yang diberikan atau diserap
ʃ dQ = ʃ T.ds
• Perubahan total entropi
ds =
dQ
𝑇

5. Persamaan Umum Perubahan
Entropi Gas Sempurna
Misalkan sejumlah tertentu gas sempurna dipanaskan oleh proses
termodinamika tertentu. Dengan notasi sebagai berikut:
m = massa gas
p1 = tekanan awal gas
v1 = volume awal gas
T1 = temperatur awal gas
p2, v2, T2 = harga yang bersesuaian untuk kondisi akhir gas
Persamaan perubahan entropi selama proses bias dinyatakan dengan tiga cara
1. Dalam volume dan temperature absolut
2. Dalam tekanan dan temperatur absolut
3. Dalam tekanan dan volume

6.  Dalam volume dan
temperature absolut
Untuk perubahan kecil kondisi zat diberikan oleh persamaan:
dQ = dU + dW
dQ = m 𝐶𝑣 dT +
𝑝 𝑑𝑣
𝐽
(i)
Dimana ;
dT = perubahan kecil temperatur
dv = perubahan kecil volume
dengan membagi persamaan diatas dengan
T maka ;
𝑑𝑄
𝑇
= 𝑚𝐶𝑣
𝑑𝑇
𝑇
+
𝑝 𝑑𝑣
𝐽𝑇
(ii)
Karena
pv = mRT atau
𝑝
𝑇
=
𝑚𝑅
𝑣
dan
dQ
𝑇
= ds
Maka persamaan (2) menjadi :
ds = 𝑚𝐶𝑣
𝑑𝑇
𝑇
+
𝑚𝑅
𝑣𝐽
dv
Integralkan ;

8.  Dalam tekanan dan
temperatur absolut

9.  Dalam tekanan dan
volume absolut

10. Perubahan Entropi Gas Sempurna
Pada Berbagai Proses Termodinamika
a. Perubahan entropi pada proses volume konstan
Misalkan sejumlah gas sempurna dipanaskan pada volume konstan.
Proses ini digambarkan oleh kurva AB pada diagram T-s pada gambar 2.
Untuk perubahan kecil temperatur (dT),
dQ = m.𝐶𝑣.dT
Dengan membagi kedua sisi persamaan dengan T,
𝑑𝑄
𝑇
= 𝑚𝐶𝑣
𝑑𝑇
𝑇
ds = 𝑚𝐶𝑣
𝑑𝑇
𝑇
dengan mengntegralkan persamaan diatas diperoleh :
Gambar 2. Kurva T-s pada
proses volume konstan.

11. b. Perubahan entropi pada proses tekanan konstan
Misalkan sejumlah gas sempurna dipanaskan pada
tekanan konstan. Proses ini dilukiskan oleh kurva AB pada
diagram T-s yang ditunjukkan gambar 3.
Untuk perubahan kecil temperatur (dT), kalor yang
diberikan:
dQ = m.𝐶𝑝.dT
𝑑𝑄
𝑇
= 𝑚𝐶𝑝
𝑑𝑇
𝑇
ds = 𝑚𝐶𝑝
𝑑𝑇
𝑇
Gambar 3. Kurva T-s
selama proses tekanan
konstan.

12. c. Perubahan entropi pada proses temperatur konstan
Misalkan sejumlah gas sempurna dipanaskan pada temperatur
konstan. Proses ini dilukiskan oleh kurva AB pada diagram T-s yang
ditunjukkan gambar 4.
Kita tahu bahwa selama proses temperatur konstan tidak ada
perubahan energi dalam, dan kalor yang diberikan sama dengan
kerja yang dilakukan oleh gas. Kita jga tahu bahwa kerja yang
dilakukan pada proses temperatur konstan (isothermal) :
Gambar 4. Kurva T-s
selama proses
temperatur konstan.

14. d. Perubahan Entropi Selama Proses Adiabatik
Pada proses adiabatik, tidak ada kalor yang memasuki
atau meninggalkan gas. Secara matematik:
dQ = 0
sehingga:
ds = 0 karena ds = dQ/T
Atau dengan kata lain, perubahan entropi selama proses
adiabatik adalah nol. Proses adiabatik pada grafik T-s
ditunjukkan oleh garis vertikal AB pada gambar.
Karena entropi gas tetap selama ekspansi atau kompresi
adiabatik pada gas, proses ini disebut isentropik
Gambar 5. kurva T-s
selama proses
adiabatik.

15. Entropi pada dunia nyata : Mesin
• Mesin Carnot
Dalam suatu mesin ideal, semua proses
reversibel dan tidak ada terjadi transfer
energi terbuang yang disebabkan oleh
gesekan dan turbelensi.
Siklus carnot adalah siklus ideal yang terdiri
dari dua proses isotermal dan dua proses
adiabatik.
A
B
C
D
T1
T2
Q1
Q2
T1>T2
Q1 = kalor yang diberikan pada gas
oleh reservoir suhu tinggi (T1)
Q2 = kalor yang dilepaskan oleh gas
reservoir suhu rendah (T2)
Proses AB dan CD adalah proses
Isotermal
Proses BC dan DA adalah proses
Adiabatik

16. Effisiensi Mesin Carnot
• Menurut hukum I termodinamika
usaha yang dilakukan sistem
adalah :
Q = DU + W
Q1 – Q2 = 0 – W
W = Q1 – Q2
Effisiensi Mesin h ditentukan dari
perbandingan usaha yang
dilakukan terhadap kalor yang
masukan yang diberikan
1
2
1
2
1
1
1
Q
Q
Q
Q
Q
Q
W





h
Untuk siklus carnot berlaku hubungan :
1
2
1
2
T
T
Q
Q

Sehingga berlaku :
1
2
1
T
T


h

17. Latihan Soal
Bayangkan sebuah mesin Carnot yang beroperasi pada temperatur di
antara 𝑇𝐻 = 850 𝐾 𝑑𝑎𝑛 𝑇𝐿 = 300 𝐾. Mesin tersebut menghasilkan
usaha 1200 J pada setiap siklusnya, yang mana membutuhkan waktu
0,25 s.
a) Berapakah efisiensi dari mesin ini ?
b) Berapakah rata-rata daya dari mesin ini ?
c) Berapakah energi yang diserap sebagai kalor dan resevoir
bertemperatur tinggi pada setiap siklus ?

18. Penyelesaian
a.) Efisiensi dari mesin
ɳ = 1 −
𝑇𝑐
𝑇𝐻
= 1 −
300
850
= 0,647
= 65%
b.) Daya mesin rata-rata
P =
𝑊
𝑡
=
1200
0,25
= 4800 watt
c.) Energi yang diserap sebagai kalor dan
resevoir bertemperatur tinggi pada setiap
siklus
∣ 𝑄𝐻∣=
𝑊
ɳ
=
1200
0,647
= 1855 Joule

19. “SEKIAN DAN TERIMA KASIH”