Dokumen tersebut membahas tentang hukum termodinamika kedua dan konsep entropi. Hukum termodinamika kedua menyatakan bahwa tidak ada mesin yang dapat mengubah seluruh panas menjadi kerja dan tidak ada proses yang dapat memindahkan panas dari suhu rendah ke tinggi. Entropi merupakan ukuran ketidakteraturan sistem yang meningkat selama proses irreversible dan tetap untuk proses reversible.

1. TERMODINAMIKA II
ALIF NUR LAILI RACHMAH, ST., MT
PENDAHULUAN

2. REVIEW HUKUM TERMODINAMIKA
Hukum ke-0 Termodinamika :
Jika 2 buah benda berada dalam kondisi kesetimbangan termal dengan benda yang ke 3, maka
ketiga benda tersebut berada dalam kesetimbangan termal satu dengan lainnya
Ta Tb Tc
Ta = Tb, Tb = Tc, maka Ta = Tc

3. R
EVIEWHUKUMT
ERMODINAMIKA
Hukum ke-1 Termodinamika :
Hukum Kekekalan Energi : Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan dalam sebuah proses, namun
mengalami perubahan bentuk.
Q = ∆𝑈 + W
Lingkungan
Q W
sistem
Q : + panas masuk ke dalam sistem
- Panas keluar sistem
∆𝑈 : energi internal sistem
W : + usaha dilakukan oleh sistem
- usaha dilakukan pada sistem

4. HUKUM TERMODINAMIKA II
Seperti yang telah di jelaskan pada termodinamika I,
TERMODINAMIKA konsern terhadap transformasi energi, dan hukum termodinamika menjelaskan
Batasan-Batasan diman transformasi tersebut terjadi. Hukum pertama termodinamika tidak
membatasi arah dari proses, sedang hukum termodinamika kedua Batasan tersebut akan di
libatkan.
Perbedaan yang ada antara dua energi yaitu kerja dan panas akan mengarahkan kita kepada
HUKUM TERMODINAMIKA II
STATEMENT DARI HUKUM TERMODINAMIKA KEDUA
1. Tidak ada alat yang dapat bekerja untuk merubah seluruh panas menjadi kerja.
2. Tidak ada proses yang dapat mentransfer panas dari suhu rendah ke suhu tinggi

5. HEAT ENGINE
Pendekatan secara klasik dari hokum termodinamika II adalah didasarkan pada pandangan secara
makroskopi terhadap property bebas dari pengetahuan tentang struktur atau sifat dari molekul.
Dengan mempelajari Heat Engine hal tersebut diatas akan mudah dipahami.
Heat Engine adalah sebuah mesin yang memproduksi kerja yang berasal dari panas dari sebuah
system siklus. Sebagai contoh adalah Steam Power Plant dimana fluida kerjanya (steam) secara
periodic kembali kepada kondisi semuala. Dalam power plant tersebut, siklus terdiri dari langkah-
langkah sebagai berikut:
1. Air cair pada suhu ambient dipompa menuju ke boiler pada tekanan tinggi.
2. Panas yang berasal dari bahan bakar di transfer ke dalam boiler untuk memanaskan fluida (air),
sehingga air berubah menjadi uap (steam) pada tekanan boiler
3. Steam dari boiler masuk ke turbin, sehingga menghasilkan kerja (shaft work), terjadi proses
penurunan tekanan (ekspansi), dan penurunan suhu
4. Steam yang keluar turbin di kondisikan dalam kondensor, sehingga berubah mencadi cair.
Kemudian siklus di mulai lagi dengan memasukkan ke boiler melalui pompa.

6. APLIKASIS
IKLUSCARNOT

7. Dalam siklus heat engine terjadi beberapa hal penting, yaitu :
• Penyerapan panas terjadi pada suhu tinggi dalam boiler
• Pembuangan panas terjadi pada suhu rendah dalam condenser
• Dihasilkan kerja (shaft work) dari turbin
Secara teori kedua level suhu tersebut di jaga dengan reservoir panas, yang mampu
untuk menyerap atau membuang panas dalam jumlah yang tidak terbatas tanpa
merubah suhu
Secara operasi, fluida kerja dari heat engine menyerap panas |QH| dari tempat yang
mempunyai suhu tinggi, menghasilkan kerja netto |W|, membuang panas |Qc| ke
tempat yang mempunyai suhu rendah, dan kembali ke kondisi semula. Sehingga
hukum 1 menjadi :
|W| = |QH| - |Qc| ……………………… (5.1)
Definisi dari efisiensi termal siklus adalah :
ɳ =
𝐾𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟
𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘
ɳ =
|𝑊|
|𝑄𝐻|
=
𝑄𝐻 −|𝑄𝐶|
|𝑄𝐻|
 ɳ = 1 -
|𝑄𝐶|
|𝑄𝐻|
……………………… (5.2)
Dari persamaan 5.2 terlihat jika |Qc| = 0,
maka efisisensi akan sama dengan 100%

8. Dari persamaan 5.2 terlihat jika |Qc| = 0, maka efisisensi akan sama dengan 100%
Sementara itu tidak ada peralatan yang dapat memenuhi hal ini, karena selalu akan terjadi pelepasi
panas ke daerah yang bersuhu rendah, artinya tidak mungkin proses seperti itu dapat di lakukan
heat engine. Ini merupakan dasar secara Teknik dari steatment 1) dalam hukum termodinamika II.
Dalam Hukum termodinamika II di nyatakan bahwa effisensi termal dari mesin
irreversible tidak lebih tinggi dari mesin reversible atau mesin ideal.
Perbedaan kedua mesin ini dapat di lihat pada gambar berikut :

9. MESIN CARNOT UNTUK GAS IDEAL
Heat engine yang menggunakan gas ideal fluida kerja dengan siklus carnot (analog dengan steam engine)
dapat di gambarkan dalam diagram PV, yang terdiri dari 4 Langkah sebagai berikut :
a  b : Kompresi adiabatis dari suhu rendah (Tc) ke
suhu tinggi (TH dan dari tekanan rendah (Pa) ke
tekanan tinggi (Pb)
b  c :Ekspansi isotermal; pada suhu tinggi (TH),
terjadi penurunan tekanan dari P tinggi (Pb) ke
tekanan rendah (Pc), dan terjadi penyerapan panas
sebesar |QH|
c  d :Ekspansi adiabatis dari suhu tinggi (TH) ke
suhu rendah (Tc) dan dari tekanan tinggi
d  c : Kompresi isothermal pada suhu rendah (Tc),
terjadi kenaikan tekanan dari P rendah (Pd) ke
tekanan tinggi (Pa), dan terjadi pembuangan panas
sebesar |Qc|

10. DEFINISI (W) DAN (Q) DARI 4 LANGKAH DI ATAS ADALAH :
a  b : kompresi adiabatis dari suhu rendah (Tc) ke suhu tinggi (Th) dan dari
tekanan rendah (Pa) ke tekanan tinggi (Pb)
Qab = 0

14. CONTOH SOAL
Sebuah power plant dengan rate 800.000 kW menghasilkan steam pada 585 K dan membuang panas ke
keliling pada suhu 295K. Jika efisiensi termal dari plant adalah 70% dari nilai maksimum. Maka berapakah
besarnya panas yang di buang ke keliling
Penyelesaian :
Effisiensi maksimum dari plant di berikan dalam persamaan (5.14) sehingga
ɳ = 1 -
𝑇𝑐
𝑇ℎ
= 1 −
295
585
= 0.4957
Maka efisensi termal sesungguhnya :
ɳ = (0,7) (0,4957) = 0,347
Jika : ɳ = 1 -
𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑟
𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘
=
|𝑊|
|𝑄ℎ|

15. Jika : ɳ = 1 -
𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑟
𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘
=
|𝑊|
|𝑄ℎ|
Dari persamaan (5.1) :
|W| = |Qh| - |Qc|
Maka :
|Qh| = |W| + |Qc|
Sehingga :
ɳ =
|𝑊|
𝑊 +|𝑄𝑐|
Atau :
|Qc| =
1 −ɳ
ɳ
|W|
|Qc| =
1 − 0,347
0,347
|800.000| = 1.505.500 kW

16. ENTROPI

17. ENTOPI

18. CONTOH SOAL ENTROPI
Sebuah mesin reversible menyerap panas sebesar 1000 BTU pada suhu 500 F, menghasilkan kerja, dan
membuang panas ke sekeliling pada suhu 100 F . Berapakah perubahan entropi dan reservoir panas,
panas reservoir dingin dan total entropi ?
Penyelesaian :
Dari persamaan (5.14) :
ɳ = 1 -
𝑇𝑐
𝑇ℎ
= 1 −
100+460
500+460
= 0.4167
Jika : ɳ = 1 -
𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑟
𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘
=
|𝑊|
|𝑄ℎ|
Maka : |W| = ɳ x |Qh| = 0,4167 x 1000 BTU = 416,7 BTU
Analog dengan persamaan (5.17), maka :

19. ΔSh =
𝑄ℎ
𝑇ℎ
=
1000
500+460
= 1.04
𝐵𝑇𝑈
𝑅
Dari persamaan (5.1)
Maka : |Qc| = |Qh| - |W| = 1000 – 416,7 = 583,3 BTU
Analog dengan persamaan (5.17), maka :
ΔSc =
𝑄𝑐
𝑇𝑐
=
−583,3
100+460
= −1.04
𝐵𝑇𝑈
𝑅
Sehingga :
ΔS total = ΔSh + ΔSc = 1,04 + (-1,04) = 0 BTU/R
Berarti proses yang terjadi adalah reversible karena total ΔS = nol

20. LATIHAN SOAL
Sebuah power plant dengan rate 600.000 kW menghasilkan steam pada 725 K
dan membuang panas ke keliling pada suhu 300K. Jika efisiensi termal dari plant
adalah 78% dari nilai maksimum. Maka berapakah besarnya panas yang di buang
ke keliling
Sebuah mesin reversible menyerap panas sebesar 2500 BTU pada suhu 250 F,
menghasilkan kerja, dan membuang panas ke sekeliling pada suhu 175 F . Berapakah
perubahan entropi dan reservoir panas, panas reservoir dingin dan total entropi ?