Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas hukum kedua termodinamika yang memperkenalkan konsep entropi sebagai besaran yang menunjukkan keadaan sistem ketika waktu berjalan. Entropi menunjukkan tingkat kekacauan sistem, dimana proses irreversible akan selalu meningkatkan nilai entropi. Konsep ini diilustrasikan melalui contoh ekspansi gas dalam sistem reversible dan irreversible, yang menunjukkan bahwa perubahan entropi untuk proses reversible adalah 0, sementara untuk proses irreversible selalu lebih dari 0. Hukum kedua termodinamika membatasi bahwa entropi akan terus bertambah, mempengaruhi efisiensi mesin kalor dalam dunia nyata.

Setelah kita memahami bagaimana hubungan antara energi yang ditransfer ke satu titik ke titik yang lain

pada proses tentang terkait dengan gas, kita akan masuk ke hukum kedua termodinamika

yang berkaitan dengan satu pesaran baru yang didefinisikan setelah pembahasan hukum termodinamika

yang menunjukkan tentang keadaan suatu sistem.

Awal mulanya kalau kita bicara soal pesaran ini, itu dikeluarkan ketika orang mencoba membangun

sebuah mesin kalor, mesin yang berkaitan dengan pembakaran untuk mencari efisiensinya

dimana setiap pembuatan mesin kalor secara teoritis bahkan mereka tidak akan bisa mendapatkan

efisiensi yang tepat 100% karena ada batasan yang menghambat mereka

dan kita mulai dengan salah satu cerita yang berkaitan dengan kapur yang patah ini.

Kalau saya patahkan kapur ini, maka keadaan kapur ini sudah berubah dari yang tadinya kapur yang terikat

berubah menjadi kapur yang berubah jadi dua.

Akan terasa aneh ketika Anda melihat, ketika Anda mencoba rewind video ini.

Jadi Anda tadi melihat ketika rewind bagian video ketika saya memutuskan kapur

Anda akan melihat yang seharusnya kapur putus jadi dua itu ketika di rewind itu videonya adalah

kapur jadi dua ini bergabung menjadi satu lagi.

Akan aneh buat pikiran Anda menangkap bahwa yang wajar itu adalah ketika kapur saya putus jadi dua

tapi ketika dua ini saya gabungkan jadi satu lagi untuk bergabung kembali itu mungkin akan sangat sulit

karena itu yang kita sebut sebagai arrow of time.

Jadi tentang bagaimana sebab dan akibat itu berarah.

Jadi contoh yang paling mudah lagi mungkin yang Anda gambarkan adalah ketika kita membawa sebuah telur

Akan sangat aneh ketika telur yang pecah dan sudah berantakan di lantai itu kemudian berkumpul kembali

masuk ke dalam cangkang, cangkangnya bagus kembali dan kembali ke tangan.

Kalau Anda melihat dari video mungkin itu bukan hal yang aneh karena kita bisa merewind videonya

Cuma untuk kehidupan nyata ada beberapa proses yang terjadi itu hanya satu arah saja

atau kita sebut sebagai proses yang irreversible.

Contoh yang paling teknis kalau kita bisa lihat adalah misalkan ada dua reservoir di sini

yang satu berisi gas yang satu kosong dan kita usahakan di sini kosong benar-benar kosong

tidak ada tekanan jadi ruang hampa dan setiap kotaknya di sini ditutup dengan isolasi

artinya dia tidak bisa terganggu oleh dari luar jadi tidak ada tekanan yang bisa masuk

sehingga tekanan yang bisa keluar dan juga ada molekul yang bisa masuk ataupun keluar.

Mula-mula dia ditutup dengan katup jadi dihubungkan sebenarnya tapi ditutup dengan katup yang kuat

namun pada saat katupnya dibuka maka seketika itu juga gas yang ada molekul yang ada di sisi sebelah kiri

reservoir itu akan menyeruak masuk ke memenuhi seluruh katup sampai tekanannya konsang.

Karena sistem ini adalah sistem yang terisolasi artinya tidak bisa kita lakukan

apapun untuk membuat keadaannya dari keadaan akhir ini kembali ke keadaan awal.

Peristiwa ini kita sebut sebagai ekspansi tiba-tiba ya istilahnya ekspansi spontan

jadi artinya yang terjadi hanya ekspansi menuju ke volume yang besar

tapi kita tidak bisa melakukan apapun untuk mengembalikannya ke keadaan awal

atau kita bisa sebut ini proses yang irreversible.

Secara teoritik kita tahu energi dari keadaan akhir kita juga tahu energi dalam keadaan awal

jadi sebenarnya kalau kita kemudian kumpulkan atau kita hilangkan energi dari keadaan akhir

terus untuk sampai dengan energi yang awal pada dasarnya kita harusnya bisa mengembalikannya

tapi ada variable yang menjelaskan mengapa keadaan ini tidak bisa dilakukan

dan itu adalah bagian penting dari hukum kedua ternama Endemika

dimana kita memperkenalkan suatu besaran yang kita sebut sebagai entropi.

Entropi sederhana adalah derajat kekacauan atau besaran yang menunjukkan keadaan sistem ketika waktu berjalan.

Artinya ketika proses perubahan entropi itu menunjukkan proses irreversible

dimana entropi nilainya akan selalu bertambah.

Jadi kalau kita bisa lihat proses irreversible seperti ini

dimana energinya berubah keadaannya dari awal ke akhir

tapi kemudian tidak bisa kembali ke atas itu karena entropinya kita sebut sudah berubah.

Tapi bayangkan keadaan seperti ini kita reproduksi dengan cara saksama

yaitu kita susun sebuah percobaan secara terotis dimana percobaannya kita set seperti ini

dengan percobaan yang hampir sama dimana ada ekspansi

tapi kita jaga supaya prosesnya terjadi secara reversible.

Jadi kalau bisa lihat disini ada bejana, terisolasi ada gas dan juga ada sebuah bejana

yang bisa kita isi dengan bola-bola tembaga atau bola-bola apapun.

Lalu bejananya dihubungkan dengan sebuah reservoir yang bisa memberikan mensuplai kalor ketika temperaturnya berkurang.

Kalau misalnya dari atas awalnya terdiri banyak bejana

tapi banyak tembaga atau biji besi atau apapun.

Ketika bijinya dikurangi, dikeluarkan maka tekanan yang diberikan oleh bejana di atas kepada gas

yang ada di dalam bejana besar ini itu akan berkurang

sehingga akan menyebabkan terjadi perubahan volume atau ekspansi yang dialami oleh gasnya.

Ketika ekspansi terjadi pada dasarnya temperatur itu juga akan turun

ketika V naik, P turun maka T juga akan turun mengiringi itu.

Karena turun maka ada perubahan temperatur, ada kalor yang keluar.

Kalau nggak bisa kalor yang keluar kita tinjau reservoirnya.

Jadi ketika temperaturnya turun atau naik reservoirnya itu akan bekerja untuk menurunkan atau menaikkan temperatur

sehingga artinya ekspansinya bisa terjadi, volumenya naik

tapi kita bisa ketika kita tambahkan lagi si ininya

dia akan langsung menekan kembali sehingga prosesnya akan sama

tidak ada lagi yang hilang karena ada serantima antara reservoir dengan si gasnya

sehingga ini kita bisa sebut prosesnya reversible atau bisa kembalikan.

Dan keadaannya dari awal ke akhir bisa kita kembalikan ke awal juga.

Namun ini tidak menutup kemungkinan bahwa karena ada sekali lagi entropi itu adalah fungsi keadaan

artinya keadaan akhir ini digambarkan oleh besaran entropi tertentu

keadaan awal ini digambarkan oleh besaran entropi tertentu

ketika dia berubah dari keadaan akhir ke awal lalu kembali lagi

maka pada dasarnya entropinya disebut tidak berubah.

Sehingga proses reversible itu akan menunjukkan perubahan entropi yang sama dengan 0.

Sehingga secara total untuk proses pada alam semesta itu akan dijaga atau terbatas

oleh hukum 2666 yang menyatakan bahwa perubahan entropi untuk proses irreversible

itu akan selalu lebih dari 0 atau entropi akan selalu bertambah

sedangkan untuk proses reversible ini akan sama dengan 0 atau entropi tidak berubah.

Nah karena entropi terus berubah inilah ini yang akan kemudian kita akan membatasi hubungan

antara mesin calor yang akan kita senangkan.

Setelah ini kita akan bahas soal mesin calor untuk menunjukkan bagaimana entropi ini secara nyata bekerja di dunia.