Entropi dan hukum ketiga termodinamika

 

Paper Individu

Entropi dan hukum ketiga termodinamika

Mata Kuliah : Termodinamika

Dosen Pengampu : Nursakinah Annisa Lutfin S.Pd, M.Si

Kelas : Pendidikan Fisika 2018

Nama Mahasiswa : Muhammad Zulfikar Abubakar

Nomor Induk : H0418314

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SULAWESI BARAT

2020

A. Pengantar

Pernahkah terlintas dibenak pembaca, mengapa es mencair diluar freezer? Atau mengapa air yang tadinya mendidih akan mendingin ketika dituangkan dalam gelas lalu dibiarkan? Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796–1832) mempelajari lebih dalam mengenai efisiensi suatu mesin panas. Berdasarkan teorinya dalam konsep fluida kalori, dia menemukan bahwa ada suatu batasan tertentu dari efisiensi suatu mesin, dan batasan itu bergantung pada dua temperatur yang bekerja diantara mesin tersebut. Beliau merupakan seorang teknisi, yang dimana mesin uap akan bekerja dengan cara memanfaatkan aliran uap. Aliran uap ini dimanfaatkan untuk menghasilkan energi gerak. Dimana alirannya selalu dapat ditebak, dari tempat bertemperatur tinggi menuju tempat dengan temperatur lebih rendah. Dua temperatur, panas dan dingin disediakan dalam suatu sistem, sehingga memungkinkan perpindahan gas. Semakin besar perbedaan temperatur, maka semakin cepat pula aliran perpindahannya. Lalu, apa penyebabnya? Apa hubungannya dengan istilah “entropi” dan hukum ketiga termodinamika? Hal tersebutlah yang akan penulis coba ulas pada paper ini. B. Fokus masalah 1) Apa yang dimaksud dengan entropi? Dan bagaimana hubungannya dengan kehidupan sehari-hari? 2) Apa yang dimaksud dengan hukum ketiga termodinamika?

A. Penguraian defenisi 

1) Entropi Berdasarkan bahasa, entropi berasal dari kata Yunani yang berarti, “transformasi”. Hal ini sedikit banyak mulai memberi penggambaran tentang arti dan maksud dari istilah entropi itu sendiri Menurut istilah, entropi merupakan suatu ukuran derajat ketidakteraturan suatu sistem termodinamika. Entropi juga merupakan definisi dari energi yang tersedia dalam suatu sistem dengan bentuk tertentu. Dalam persamaan, entropi dilambangkan dengan huruf “S” dan memiliki satuan joule per kelvin (J/K). 

2) Hukum ketiga termodinamika Hukum ketiga termodinamika adalah sebagai berikut: Saat suatu sistem mencapai nilai temperatur nol absolut (0 Kelvin) semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mencapai nilai minimum B. Pembahasan 1) Entropi Pada suatu sistem tertutup, entropi yang ada didalamnya akan bersifat konstan atau semakin naik seiring waktu. Dalam fisika, entropi adalah pengukuran secara matematis perubahan energi potensial dari lebih besar ke yang lebih rendah, berkaitan dengan hukum kedua dari serangkaian hukum dalam ilmu fisika termodinamika. Sebagai contoh yang penulis terangkan sebelumnya. Es akan mencair ketika diletakkan pada tempat tertutup bersuhu ruangan, terjadi sebagai akibat dari penyesuaian es tersebut terhadap suhu ruangan. Dimana kalor yang ada pada ruangan akan mulai masuk kedalam es dan mengacaukan suhu dan struktur es tersebut, yang dimana berarti entropi pada sistem tertutup tersebut sedang berlangsung. Begitu pula dengan kasus kedua, air akan mendidih hanya selama Anda menempatkan panci di atas api. Anda menambahkan kalor, bentuk energi kinetik, untuk mempercepat pergerakan molekul di dalam air. Jika sumber panas dipindahkan, kita semua bisa menebak bahwa air secara bertahap akan mendingin hingga suhu mencapai sekitar suhu kamar. Kembali kepada pembahasan es batu. Kita mengetahui bahwa wujud air dapat menjelaskan suhunya. Pada suhu freezer, molekul – molekul air akan merapat dan memadat, untuk kemudian membeku. Semakin rendah suhunya, semakin rapat pula molekul-molekul air tersebut. Ketika dikeluarkan dari freezer, molekul molekul yang tadinya rapat akan mulai renggang, seiring dengan laju entropi. Akhirnya es tersebut mecair, dan struktur yang tadinya padat akan menjadi cairan. Hal ini menjelaskan bahwa pada entropi dapat mengacaukan struktur molekul air, yang awalnya utuh menjadi tidak karuan. Selain itu etropi menyebabkan kalor yang ada merata sempurna, tidak hanya terkumpul pada suatu tempat dalam ruangan. Seiring waktu, seiring pula pendistribusian kalor secara merata 2) Hukum ketiga termodinamika. Dengan menelaah bunyinya, hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem suhu mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Suhu nol absolut adalah suhu terendah yang mungkin terjadi. Suhu ini, adalah 0 pada skala Kelvin, dan juga rankine. Untuk skala temperatur lain, suhu ini adalah -273,150 pada skala selsius dan -459,67 pada skala fahrenheit. Pada suhu nol mutlak ini, molekul tidak bergerak (relatif terhadap molekul lain secara keseluruhan). Berada pada temperatur yang rendah memiliki beberapa konsekuensi termodinamika, contohnya, pada nol absolut semua gerakan molekular tidak berhenti tetapi tidak memiliki energi yang cukup untuk berpindah ke sistem lain. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa pada temperatur nol mutlak, energi molekular bernilai minimal.

Energi masih ada, namun tak cukup untuk membuat partikel berpindah ke sistem lain. Oleh karenanya entropi bisa mencapai titik minimum pada suhu ini. Namun diluar semua itu. Situasi dan keadaan nol mutlak masih bersifat teoritis. Manusia pada kenyataannya tak pernah mencapai titik nol mutlak ini. Lalu bagaimana teori ini dapat muncul pada permukaan? Mari kembali pada freezer. Dalam freezer, sayuran dan buah-buahan dapat bertahan lebih lama dibanding jika diletakkan pada suhu ruangan. Bukan karena usianya lebih awet, akan tetapi aktifitas sel dan mikro bakteria akan mengalami “pelambatan” pada suhu freezer. Sehingga dapat memperlambat penuaan dan pembusukan yang terjadi pada buah dan sayuran tersebut, selama beberapa waktu seperti hari atau berminggu. Lalu bagaimana jika manusia pada akhirnya menemukan freezer yang dapat mencapai dan melewati suhu nol mutlak, dimana seluruh aktifitas benda makro dan mikro terhenti sepenuhnya? Jika manusia dapat bertahan pada suhu tersebut, bisa saja sel yang ada pada tubuhnya kekal dan abadi karena tak mengalami penuaan. Namun dibalik itu semua, mungkinkah manusia tetap hidup? Saat sel tak beraktifitas, apa bedanya dengan sel yang mati. Sekali lagi, dunia ilmu pengetahuan masih berkembang seiring waktu. Mungkin esok atau lusa akan banyak penemuan yang akan mengejutkan mata.

KESIMPULAN 

Menurut istilah, entropi merupakan suatu ukuran derajat ketidakteraturan suatu sistem termodinamika. Entropi juga merupakan definisi dari energi yang tersedia dalam suatu sistem dengan bentuk tertentu. Dalam persamaan, entropi dilambangkan dengan huruf “S” dan memiliki satuan joule per kelvin (J/K). hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa pada saat suatu sistem suhu mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati atau mencapai titik dimana ia memiliki nilai minimum.

DAFTAR PUSTAKA 

Zielinski, Sarah.Absolute Zero. Smithsonian Institution. Diakses tanggal 21 April 2020. 

Arieh Ben-Naim. 2010. Discover Entropy and The Second Law of Thermodynamics. USA: World Scientific Meir Hemmo, Orly R. Shenker. 2012. The Road To Maxwell’s Demon. USA: Cambridge University Press

https://medium.com/@m.gaffar/petualangan-filosofis-hukum-kedua-termodinamika-77576a526ad, diakses tanggal 21 April 2020