Contoh Soal Hukum Termodinamika 2

Hukum Termodinamika 2 adalah hukum yang menyatakan bahwa dalam setiap siklus termodinamika, entropi sistem ditambahkan atau tetap sama. Entropi adalah ukuran ketidakberaturan atau ketidakteraturan sistem. Hukum termodinamika 2 juga menyatakan bahwa tidak mungkin menciptakan mesin yang dapat bekerja dengan efisiensi 100% atau mengubah panas dari suatu benda menjadi kerja tanpa menghasilkan efek samping atau hilangnya energi.

Berikut adalah beberapa contoh soal yang berkaitan dengan Hukum Termodinamika 2:

1. Sebuah mesin kalor bekerja dengan memasukkan panas sebesar 1000 J dan mengeluarkan panas sebesar 700 J dalam setiap siklusnya. Hitunglah efisiensi mesin tersebut.
Efisiensi mesin dapat dihitung dengan rumus: (Qin – Qout) / Qin x 100%
Dalam kasus ini, Qin = 1000 J dan Qout = 700 J, maka efisiensi mesin = (1000 – 700) / 1000 x 100% = 30%

2. Sebuah bahan yang dimasukkan ke dalam ruang tertutup dengan volume 2 m^3 dan temperatur awal 20°C. Jika bahan tersebut dipanaskan sampai temperatur 60°C, maka berapa perubahan entropi yang terjadi?
Perubahan entropi dapat dihitung dengan rumus: ΔS = Qrev / T
Dalam kasus ini, Qrev adalah panas yang dipindahkan secara reversibel dan dapat dihitung dengan rumus: Qrev = nCpΔT, dengan n adalah jumlah mol bahan, Cp adalah kapasitas panas molar, dan ΔT adalah perubahan temperatur. Dengan asumsi bahwa bahan tersebut adalah gas ideal dengan jumlah mol 2, Cp 20 J/mol K, maka Qrev = 2 x 20 x (60 – 20) = 800 J.
Suhu harus dinyatakan dalam satuan Kelvin, maka T = (20 + 273) K = 293 K. Maka ΔS = 800 / 293 = 2,73 J/K.

3. Dua benda dengan temperatur 500 K dan 300 K saling berhubungan dan mencapai kesetimbangan termal. Jika entropi sistem semula 100 J/K, maka berapa entropi akhir sistem?
Entropi sistem dapat dihitung dengan rumus: ΔS = Qrev / T
Dalam kasus ini, Qrev adalah panas yang dipindahkan secara reversibel dan dapat dihitung dengan rumus: Qrev = CΔT, dengan C adalah kapasitas panas dan ΔT adalah perubahan temperatur. Dalam kasus ini, ΔT = 500 – 300 = 200 K.
Jika benda dengan temperatur 500 K kehilangan panas sebesar Qrev, maka benda dengan temperatur 300 K akan mendapatkan panas sebesar Qrev. Dengan asumsi kapasitas panas kedua benda sama, maka Qrev dapat dihitung sebagai: Qrev = C x ΔT = 100 J/K x 200 K = 20000 J.
Suhu harus dinyatakan dalam satuan Kelvin, maka T = (300 +
Chord Mastery Made Easy