TERMODINAMIKA: Pengertian Entropi Sistem

Pengertian Entropi Sistem

A. Pengertian Entropi

Entropi adalah ukuran pola distribusi energi total sistem dikalangan atom-atom penyusunnya. Makin luas distribusinya, maka semakin tersebara dan kurang teratur strukturnya, sehingga tingkat
ketersediaan energi untuk melakukan usaha semakin rendah. Jadi entropi dapat juga dikaitkan dengan tingkat keteraturan sistem dan ketersediaan energi (energi bebas) untuk melakukan usaha.

Pada system terpencil dS = 0, yang berarti tidak ada perubahan entopi. Sebaliknya dalam proses spontan dS > 0 yang berarti entropi meningkat terus sampai mencapai harga maksimum pada kesetimbangan. Pencapaian gerakan menuju ke entropi maksimum dan energi minimum pada suhu dan tekanan tetap dapat ditaksir dengan rumus :

dG = dH + T.dS

dengan H adalah Entalpi dan T adalah suhu dalam Kelvin. Persamaan di atas memuat arti, bahwa penurunan jumlah energi bebas dalam suatu sistem pada suhu dan tekanan tetap akan menyebabkan kecenderungan menuju entropi maksimum. Tanda negatif pada entropi mengandung arti semakin rendah kandungan energi bebas bila entropi semakin besar, atau semakin tinggi tingkat keteraturan system untuk entropi yang semakin rendah. Erosi dan segregasi zarah-zarah sedimen menuju ke keseragaman besar zarah adalah contoh berlangsungnya peningkatan entropi. Tetapi pada sistem tertutup, S dapat mencapai maksimum hanya bila energi tetap, sebaliknya energi dapat mencapai minimum hanya bila S dibuat tetap.

Perubahan entropi dapat diartikan juga sebagai energi yang diserap pada setiap satuan suhu. Persamaannya :

dS=dqT

atau dapat dituliskan sebagai dq = - T dS. Sehingga persamaan dapat dituliskan menjadi

dG=dH-dq

yang berarti perubahan energi bebas tergantung kepada perubahan entalpi dan perubahan fluks kalor. Perubahan negatif energi bebas dapat terjadi bila entropi atau kenaikan fluks kalor persamaan dengan penurunan entalpi.

B. Prinsip Pertambahan Entropi

Perubahan entropi berkaitan dengan perubahan system entropi dengan perubahan entropi sekelilingnya atau lingkungannya.

Total (jumlah) perubahan sistem entropi dengan sekitarnya disebut perubahan entropi keseluruhan. Hal ini dapat dituliskan sebagai :

∆Skeseluruhan=∆Ssistem+∆Ssekitar≥0

Tanda > untuk proses reversible

Tanda = untuk proses ireversibel

· Entropi adalah fungsi keadaan sistem dan digunakan sebagai parameter keadaan.

· Entropi hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir.

· Perubahan entropi paada proses adiabatik reversible selalu konstan dan proses ireversibel selalu bertambah.

· Entropi pada sistem yang diisolasi tidak pernah berkurang tetapi selalu bertambah.

C. Entropi dan Ketidakteraturan

Entropi merupakan suatu ukuran kuantitatif dari ketidakteraturan. Untuk mengenal konsep ini, tinjaulah suatu ekspansi isothermal yang sangat kecil pada gas ideal. Kita tambahkan panas dQ dan membiarkan gas berekspansi secukupnya untuk menjaga suhu konstan. Kerja dW yang dilakukan oleh gas setara dengan panas dQ yang ditambahkan. Yaitu,

dQ=dW=p dV=nRTVdV, maka dVV=dQnRT

Gas berada dalam keadaan tidak teratur setelah berekspansi karena molekul bergerak dalam volume yang lebih besar dan memiliki keacakan posisi. Fraksi perubahan volume dV/V adalah ukuran naiknya ketidakteraturan, dan persamaan di atas menunjukkan bahwa hal itu berbanding lurus dengan dQ/T. S adalah entropi system, dan perubahan entropi yang sangat kecil dS selama proses reversible yang sangat kecil pada suhu T sebagai

dS=dQT

Jika jumlah panas total Q ditambahkan selama proses isothermal reversible pada suhu mutlak T, perubahan entropi total ∆S=S2-S1 diberikan oleh

∆S=S2-S1=QT