Hukum Kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika dapat dinyatakan dengan dua formulasi sebagai berikut:
1.     Formulasi Kelvin-Planck
Tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energy panas yang diperoleh dari suatu sumber pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik.

2. Formulasi Clausius
Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, mengambil kalor dari suatu reservoir rendah dan memberikannya ke reservoir suhu tinggi tanpa dilakukan usaha dari luar.

    Rumus-rumus yang digunakan dalam hukum II termodinamika adalah sebagai berikut:
(copy dah hukum kedua termodinamika) 

d.    Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan suatu mesin yang bertugas mengalirkan panas dari tempat dingin ke tempat panas (agar udara dalam tempat dingin itu bertambah dingin). Sedangkan proses yang dialami sistem atau pompa kalor pada mesin pendingin disebut proses pendinginan.

Peralatan sehari-hari yang termasuk mesin pendingin adalah lemari es (kulkas) dan pendingin ruangan (air conditioner). Dalam lemari es, bagian dalam peralatan bertindak sebagai sumber dingin, sedangkan bagian luar yang lebih hangat bertindak sebagai sumber panas. Lemari es mengambil kalor dari makanan yang tersimpan di dalamnyadan mengalirkan kalor ini ke udara di sekitar lemari es. Untuk dapat melakukan hal ini, diperlukan energi listrik yang melakukan usaha pada sistem, sehingga kalor dapat mengalir dari sumber dingin ke sumber panas. Karena itu, permukaan-permukaan luar (biasanya bagian samping dan belakang) kebanyakan lemari es terasa hangat ketika kita sentuh sewaktu lemari es itu sedang bekerja. Dengan demikain, berarti lemari es menghangatkan udara di sekitarnya.

Pendingin ruangan atau AC memiliki kemiripan dengan kulkas, kecuali bahwa ruangan itu sendiri bertindak sebagai sumber dingin dan bagian luar ruangan itu bertindak sebagai sumber panas. AC mendinginkan ruangan dengan cara memindahkan kalor ke luar ruangan dengan melakukan usaha pada system (usaha ini dikerjakan oleh energi listrik), sehingga kalor mengalir dari sumber dingin ke sumber panas.

Pada mesin pendingin dikenal yang namanya koefisien performansi (diberi lambing Cp). Koefisien performansi didefinisikan sebagai perbandingan banyaknya panas Q2 yang dapat dikeluarkan dari ruang dingin dengan kerja W yang dilakukan oleh kompresor.
Definisi koefisien performansi: Cp = Q2/W = Q2/Q1-Q2
Untuk mesin pendingin ideal:
Koefisien performansi mesin pendingin Carnot: Cp = T2/T1-T2

    Perhatikan bahwa besar usaha yang diperlukan untuk menjalankan sebuah pendingin bertambah seiring dengan bertambah besarnya selisih antara T1 dan T2. Kulkas dan pendingin ruangan komersial memiliki koefisien performansi dalam jangkauan 2-6, bergantung pada selisih suhu T1 dan T2. Perhatikan bahwa pendingin ruangan dengan Cp lebih tinggi adalah pendingin yang lebih baik. Ini karena pendingin tersebut memindahkan sejumlah kalor dengan usaha yang lebih kecil (menghemat energi listrik) dan karena itu ongkos operasionalnya lebih murah. Karena itu, jika kita akan membeli sebuah kulkas atau AC, selain faktor harga, perhatikan juga nilai koefisien performansinya. AC yang murah tetapi Cp-nya rendah belum tentu

menguntungkan secara ekonomi. Karena Cp rendah berarti penggunaan energi listrik tidak efisien. Kita akan membayar tagihan listrik yang mahal tiap bulan dibandingkan jika kita menggunakan AC yang agak mahal tetapi Cp-nya tinggi. Keunggulan AC yang Cp-nya lebih tinggi adalah menghemat energi. Seperti telah kita ketahui bersama, bahwa menghemat energi selain menghemat devisa negara karena penggunaan BBM, juga mengurangi polusi lingkungan akibat pembakaran BBM.

Posted in: Pelajaran