Hukum Termodinamika Pertama terkait dengan konservasi energi, sedangkan Hukum Termodinamika Kedua berpendapat bahwa beberapa proses termodinamika tidak diizinkan dan tidak sepenuhnya mengikuti Hukum Pertama Termodinamika.
Kata ' termodinamika ' berasal dari kata-kata Yunani, di mana "Thermo" berarti panas dan "dinamika" berarti kekuatan. Jadi termodinamika adalah studi energi yang ada dalam berbagai bentuk seperti cahaya, panas, energi listrik dan kimia.
Termodinamika adalah bagian yang sangat vital dari fisika dan bidang terkaitnya seperti kimia, ilmu material, ilmu lingkungan, dll. Sedangkan 'Hukum' berarti sistem aturan. Oleh karena itu hukum termodinamika berurusan dengan salah satu bentuk energi yaitu panas, perilakunya dalam keadaan yang berbeda sesuai dengan pekerjaan mekanik.
Padahal kita tahu bahwa ada empat hukum termodinamika, mulai dari hukum nol, hukum pertama, hukum kedua dan hukum ketiga. Tetapi yang paling banyak digunakan adalah hukum pertama dan kedua, maka dalam konten ini, kita akan membahas dan membedakan hukum pertama dan kedua.
Grafik perbandingan
| Dasar untuk Perbandingan | Hukum Termodinamika Pertama | Hukum Termodinamika Kedua |
|---|---|---|
| Pernyataan | Energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan. | Entropi (derajat gangguan) dari sistem yang terisolasi tidak pernah berkurang tetapi selalu meningkat. |
| Ekspresi | ΔE = Q + W, digunakan untuk perhitungan nilai jika ada dua kuantitas yang diketahui. | ΔS = ΔS (sistem) + ΔS (sekitarnya)> 0 |
| Ekspresi menyiratkan itu | Perubahan energi internal suatu sistem sama dengan jumlah aliran panas ke dalam sistem dan pekerjaan yang dilakukan pada sistem oleh sekitarnya. | Perubahan total dalam entropi adalah jumlah dari perubahan dalam entropi sistem dan sekitarnya yang akan meningkat untuk setiap proses nyata dan tidak boleh kurang dari 0. |
| Contoh | 1. Bola lampu listrik, ketika lighten mengubah energi listrik menjadi energi cahaya (energi radiasi) dan energi panas (energi termal). 2. Tumbuhan mengubah sinar matahari (energi cahaya atau radiasi) menjadi energi kimia dalam proses fotosintesis. | 1. Mesin mengubah energi yang sangat berguna seperti bahan bakar menjadi energi yang kurang bermanfaat, yang tidak sama dengan energi yang digunakan saat memulai proses. 2. Pemanas di dalam ruangan menggunakan energi listrik dan memberikan panas ke ruangan, tetapi ruangan sebagai imbalannya tidak dapat memberikan energi yang sama ke pemanas. |
Definisi Hukum Termodinamika Pertama
Hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa ' energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan ' hanya dapat diubah dari satu kondisi ke kondisi lainnya. Ini juga dikenal sebagai hukum konservasi.
Ada banyak contoh untuk menjelaskan pernyataan di atas, seperti bola lampu listrik, yang menggunakan energi listrik dan mengubahnya menjadi energi cahaya dan panas.
Semua jenis mesin dan mesin menggunakan bahan bakar jenis lain untuk melakukan pekerjaan dan memberikan hasil yang berbeda. Bahkan organisme hidup, makan makanan yang dicerna dan menyediakan energi untuk melakukan berbagai aktivitas.
ΔE = Q + W
Ini dapat dinyatakan dengan persamaan sederhana sebagai ΔE, yang merupakan perubahan energi internal suatu sistem sama dengan jumlah panas (Q) yang mengalir melintasi batas-batas sekitarnya dan pekerjaan dilakukan (W) pada sistem oleh sekitarnya. Tetapi anggaplah jika aliran panas keluar dari sistem maka 'Q' akan negatif, sama halnya jika pekerjaan yang dilakukan adalah oleh sistem maka 'W' juga akan negatif.
Jadi kita dapat mengatakan bahwa seluruh proses bergantung pada dua faktor, yaitu panas dan kerja, dan sedikit perubahan dalam hal ini akan menghasilkan perubahan energi internal suatu sistem. Tetapi seperti kita ketahui bahwa proses ini tidak begitu spontan dan tidak berlaku setiap saat, seperti energi yang tidak pernah mengalir secara spontan dari suhu yang lebih rendah ke suhu yang lebih tinggi.
Definisi Hukum Termodinamika Kedua
Ada beberapa cara untuk mengekspresikan hukum kedua termodinamika, tetapi sebelum itu kita perlu memahami mengapa hukum kedua diperkenalkan. Kami berpikir bahwa dalam proses kehidupan sehari-hari yang sebenarnya, hukum termodinamika pertama harus dipenuhi, tetapi itu tidak wajib.
Sebagai contoh, pertimbangkan bola lampu listrik di ruangan yang akan menutupi energi listrik menjadi panas (termal) dan energi cahaya dan ruangan akan menjadi terang, tetapi sebaliknya tidak mungkin, bahwa jika kita memberikan jumlah cahaya dan panas yang sama untuk bohlam, itu akan dikonversi menjadi energi listrik. Meskipun penjelasan ini tidak menentang hukum termodinamika pertama, pada kenyataannya, itu tidak mungkin juga.
Menurut pernyataan Kelvin-Plancks "Tidak mungkin untuk setiap perangkat yang beroperasi dalam satu siklus, menerima panas dari reservoir tunggal dan mengubahnya 100% menjadi kerja, yaitu, tidak ada mesin panas yang memiliki efisiensi termal 100%" .
Bahkan, Clausius mengatakan bahwa "tidak mungkin untuk membangun perangkat yang beroperasi dalam siklus dan mentransfer panas dari reservoir suhu rendah ke reservoir suhu tinggi tanpa adanya pekerjaan eksternal".
Jadi dari pernyataan di atas, jelas bahwa Hukum Kedua Termodinamika menjelaskan tentang cara transformasi energi terjadi hanya dalam arah tertentu saja, yang tidak dijelaskan dalam hukum pertama termodinamika.
Hukum Termodinamika Kedua juga dikenal sebagai Hukum Entropi Meningkat, yang mengatakan bahwa seiring waktu entropi atau tingkat gangguan dalam suatu sistem akan selalu meningkat. Ambillah contoh, bahwa mengapa kita menjadi lebih kacau, setelah memulai pekerjaan apa pun dengan semua perencanaan seiring pekerjaan berlangsung. Jadi, dengan bertambahnya waktu, gangguan atau disorganisasi juga meningkat.
Fenomena ini berlaku di setiap sistem, bahwa dengan penggunaan energi yang bermanfaat, energi yang tidak dapat digunakan akan diberikan.
ΔS = ΔS (sistem) + ΔS (sekitarnya)> 0
Seperti dijelaskan sebelumnya, delS yang merupakan perubahan total dalam entropi adalah jumlah dari perubahan dalam entropi sistem dan sekitarnya yang akan meningkat untuk setiap proses nyata dan tidak boleh kurang dari 0.
Perbedaan Utama antara Hukum Termodinamika Pertama dan Kedua
Diberikan di bawah ini adalah poin penting untuk membedakan antara Hukum Termodinamika Pertama dan Kedua:
- Menurut Hukum Pertama Termodinamika, 'Energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya'. Menurut Hukum Kedua Termodinamika, yang tidak melanggar hukum pertama, tetapi mengatakan bahwa energi yang ditransformasikan dari satu negara ke negara lain tidak selalu bermanfaat dan 100% diambil. Jadi dapat dinyatakan bahwa 'Entropi (derajat gangguan) dari sistem yang terisolasi tidak pernah berkurang melainkan selalu meningkat'.
- Hukum Termodinamika Pertama dapat dinyatakan sebagai ΔE = Q + W, digunakan untuk perhitungan nilai, jika ada dua kuantitas yang diketahui, sedangkan Hukum Termodinamika Kedua dapat dinyatakan sebagai ΔS = ΔS (sistem) + ΔS ( sekitarnya)> 0 .
- Ekspresi menyiratkan bahwa perubahan energi internal suatu sistem sama dengan jumlah aliran panas ke dalam sistem dan pekerjaan yang dilakukan pada sistem oleh sekitarnya dalam Hukum Pertama. Dalam Hukum Kedua, perubahan total dalam entropi adalah jumlah dari perubahan dalam entropi sistem dan sekitarnya yang akan meningkat untuk setiap proses nyata dan tidak boleh kurang dari 0.
Kesimpulan
Dalam artikel ini, kami membahas Termodinamika, yang tidak terbatas pada fisika atau mesin seperti lemari es, mobil, mesin cuci tetapi konsep ini berlaku untuk pekerjaan sehari-hari semua orang. Meskipun di sini kita membedakan dua Hukum Termodinamika yang paling membingungkan, seperti yang kita tahu ada dua lagi, yang mudah dipahami dan tidak terlalu kontradiktif.
