termodinamika dan entropi

1. HUKUM I
TERMODINAMIKA &
ENTROPI

2. ANGGOTA KELOMPOK
01 02 03
MUHAMMAD IQBAL RAHADZANI
(082011333024)
CALVINA BUDIANTI RAHAYU
(082011333024)
DARMA SATRIYA APDILLAH
(082011333025)

3. SCAN ME!

4. HUKUM 1 TERMODINAMIKA
Hukum I Termodinamika berbunyi: "Dalam sebuah sistem tertutup,
perubahan energi dalam sistem tersebut akan sama dengan banyaknya
kalor yang masuk ke dalam sistem dikurangi usaha yang dilakukan oleh
sistem tersebut."
𝑑𝑈 = 𝛿𝑄 − 𝛿𝑊 (17.23)
perubahan energi internal dinyatakan dalam dua besaran perpindahan
energi makroskopik yaitu usaha dan kalor
jika ditinjau dari pandangan mikroskopis perubahan energi internal system:
U = 𝑗 𝑁𝑗𝜖𝑗

5. HUKUM I TERMODINAMIKA
Dalam bentuk diferensial bisa dinyatakan sebagai
𝑑𝑈 = 𝑗 𝜖𝑗𝑑 𝑁𝑗 + 𝑗 𝑁𝑗𝑑𝜖𝑗
= 𝑗 𝜖𝑗𝑑 𝑁𝑗 + 𝑗 𝑁𝑗
𝑑𝜖𝑗
𝑑𝑉
𝑑𝑉 (17.24)
Dengan V untuk zat kompresibel sederhana
Ø suku pertama adalah perubahan dari redistribusi bersih partikel
di antara tingkat energi yang tersedia.
Ø Suku kedua pers. diatas menekankan ketergantungan Ej pada
parameter batas V

6. Tinjau bagian makroskopis. Dalam proses reversible, kita tahu perubahan usaha
𝛿𝑊
𝑟 = 𝑃 𝑑𝑉
Lihat suku kedua pers. 17.23 (makroskopik) dan 17.24 (mikroskopik), kita asumsikan keduanya setara, sehingga
secara matematis:
𝛿𝑊
𝑟 = − 𝑗 𝑁𝑗𝑑𝜖𝑗
= − 𝑗 𝑁𝑗
𝑑𝜖𝑗
𝑑𝑉
𝑑𝑉 (17.25)
Lihat suku pertama pers. 17.23 (makroskopik) dan 17.24 (mikroskopik)
𝑑𝑈 = 𝛿𝑄 − 𝛿𝑊 (17.23)
𝑑𝑈 = 𝑗 𝜖𝑗𝑑 𝑁𝑗 + 𝑗 𝑁𝑗𝑑𝜖𝑗
= 𝑗 𝜖𝑗𝑑 𝑁𝑗 + 𝑗 𝑁𝑗
𝑑𝜖𝑗
𝑑𝑉
𝑑𝑉 (17.24)
Maka,
𝛿𝑄𝑟 = 𝑗 𝜖𝑗𝑑 𝑁𝑗 (17.26)
Fisis : perpindahan panas dapat divisualisasikan dari pandangan mikroskopis sebagai perubahan energi yang
menghasilkan redistribusi bersih partikel di antara tingkat energi tetap yang tersedia.
HUKUM 1 TERMODINAMIKA

7. Jika kita visualkan dalam grafik perubahan energy terhadap redistribusi
partikel :
Ø Gambar 17.4a menunjukkan distribusi kesetimbangan dalam sistem
dengan energi tertentu U.
Ø Gambar 17.4b menunjukkan distribusi kesetimbangan dalam system
dengan Usaha = 0
Ø Gambar 17.4c menunjukkan distribusi kesetimbangan system dalam
proses adiabatik
Intinya : kemampuan untuk memvisualisasikan perpindahan panas atau kerja
pada skala mikroskopis dapat memberi kita wawasan lebih lanjut tentang sifat
besaran-besaran yang ada dalam proses reversible.
HUKUM 1 TERMODINAMIKA

8. ENTROPI
Dari metode termodinamika klasik, keadaan kesetimbangan sistem dengan massa, volume, dan energi internal tertentu
adalah keadaan entropi maksimum, ditunjukkan oleh Persamaan. 8.5. Secara matematis,
𝑑𝑆𝑈,𝑉,𝑚 = 0 for an infinitesimal change
𝛥𝑆𝑈,𝑉,𝑚 < 0 for a finite change
Tinjau sistem dari sudut pandang mikroskopis : Jadi, jumlah total keadaan mikro yang tersedia untuk system (Wtot)
adalah penjumlahan dari distribusi d partikel di antara berbagai tingkat energy yang dapat terjadi atas semua keadaan
makro yang mungkin (Wd)
Secara matematis :
𝑊𝑡𝑜𝑡 = 𝑑 𝑊𝑑

9. ENTROPI
Entropi adalah sifat termodinamika ekstensif. Sehingga Dengan konsep klasik, entropi harus berhubungan langsung
dengan jumlah total keadaan mikro yang tersedia untuk sistem.
Dalam sudut panda mikroskopis, definisi Entropi
𝑆 = 𝑘 ln 𝑊𝑡𝑜𝑡 (
17.27
)
definisi diatas harus konsisten dengan definisi klasik entropi dari hukum kedua termodinamika.
Efeknya :
ada peningkatan entropi yang terkait dengan perubahan dari keadaan makroskopik yang diberikan ke keadaan yang
memiliki lebih banyak cara mikroskopis terjadi.

10. ENTROPI
keadaan kesetimbangan termodinamika dapat diwakili untuk semua tujuan praktis oleh keadaan makro yang paling
mungkin, yaitu,
ln 𝑊
𝑚𝑝 ≈ ln 𝑊𝑡𝑜𝑡
sehingga entropi untuk keadaan setimbang dapat dihitung dari ekspresi
𝑆 = 𝑘 ln 𝑊
𝑚𝑝 (17.28)
Untuk statistik Boltzmann, probabilitas termodinamika untuk setiap keadaan makro
𝑙𝑛 𝑊 = 𝑗
𝑁𝐽 ⋅ 𝑙𝑛
𝑔𝑗
𝑁𝐽
+ 1 (17.29)
rasio gj/Nj dapat dihilangkan dengan memperkenalkan persamaan distribusi ekuilibrium
Sehingga, entropi dalam keadaan setimbang untuk mode boltzmann :
𝑆 = 𝑘 ln 𝑊
𝑚𝑝 = 𝑁𝑘 𝑙𝑛
𝑍
𝑁
+ 1 + 𝑘𝛽𝑈 (17.31)

11. ENTROPI
dari pendekatan klasik, entropi didefinisikan untuk perubahan keadaan reversible:
𝑑𝑆 =
𝛿𝑄
𝑇 𝑟𝑒𝑣
Jika kita Tinjau dS dari sudut pandang statistic pada N konstan maka akan kita dapat : (langsung ke pers yg aku kuningin)
𝑑𝑆 = 𝑘𝛽(𝛿𝑄𝑟) (17.36)
Dari persamaan sebelumnya, Perubahan energy dalam dengan variasi massa :
𝑑𝑈 =
1
𝑘𝛽
𝑑𝑆 − 𝑃 𝑑𝑉 + 𝜇 𝑑𝑁 (17.38)
Dengan µ adalah potensial kimia
𝜇 =
𝜕𝐴
𝜕𝑁 𝛽,𝑉
(17.42)
Dengan A dinyatakan sebagai fungsi dari V, N, dan Beta

12. ENTROPI
Jika kita turunkan persamaan 17.42 maka kita akan dapatkan
𝑃𝑉 =
𝑁
𝛽
(17.45)
Dengan β
𝛽 =
1
𝑘𝑇
(17.46)
Sehingga pers. 17.45 menjadi
𝑃𝑉 = 𝑁𝑘𝑇 (17.47)
Persamaan diatas adalah persamaan keadaan gas ideal,
Jadi, model gas yang valid adalah model gas ideal

13. ENTROPI
Sekarang, kita lihat Persamaan. 17.36
𝑑𝑆 = 𝑘𝛽(𝛿𝑄𝑟) (17.36)
Dan Persamaan. 17.46,
𝛽 =
1
𝑘𝑇
(17.46)
Sehingga kita temukan,
𝑑𝑆 =
𝛿𝑄
𝑇 𝑟𝑒𝑣
(17.49)
Jadi pada Intinya : jika kita meninjau entropi dalam skala mikroskopis kita akan tetap menemukan definisi klasik entropi.
Artinya konsep tentang entropi seperti yang diungkapkan oleh Persamaan. 17.27 memang memiliki karakteristik entropi
yang diperlukan, seperti yang didefinisikan oleh termodinamika klasik.

14. “TERIMA KASIH”