REVERSIBILITAS

Dalam studi tentang hukum pertama kita telah menggunakan konsep kesetimbangan dan kita mendefinisikan kesetimbangan, atau kuasi kesetimbangan, yang direferensikan hanya terhadap sistem. Suatu proses reversibel didefinisikan sebagau suatu proses yang, setelah terjadi, dapat dibalik dan tidak menyebabkan perubahan baik sistem tersebut maupun lingkungannya. Perhatikan bahwa definisi untuk suatu proses reversibel mengacu ke sistem dan lingkungannya. Proses ini tentu saja harus kuasi-kesetimbangan; syarat-syarat tambahannya adalah

1. Tidak terjadi gesekan di dalam proses
2. Perpindahan kalor hanya disebabkan oleh perbedaan temperatur yang sangat kecil (infinistermal)
3. TIdak terjadi ekspansi bebas

Percampuran zat-zat berbeda dan pembakaran juga mengarah ke ireversibilitas.

Untuk mengilustrasikan bahwa gesekan membuat suatu proses menjadi ireversibel perhakan sistem balok pada sebuah bidang miring yang ditunjukkan dalam Gbr. 5-6a. Beban ditambahkan sampai balok tersebut terangkat ke posisi yang ditunjukkan dalam bagian (b). Selanjutnya, untuk mengembalikan sistem tersebut ke kondisi awalnya sebagian beban harus dilepas sehingga balok bergeser kembali kebawah,seperti yang ditunjukkan   dalam bagian (c). Perhatikan bahwa lingkungan telah mengalami perubahan yang signifikan; beban-beban yang dilepas harus diangkar, sehingga membutuhkan suatu masukan usaha. Selainitu, balok dan bidang memiliki temperatur yang lebih tinggi karena adanya gesekan dan kalor harus dipindahkan ke lingkungan agar sistem kembali ke kondisi awalnya. Ini akan mengakibatkan perubahan pada lingkungan. Karena terjadi perubahan pada lingkungan sebagai hasil dari proses dan proses baliknya, kita menyimpulkan bahwa proses tersebut adalah ireversibel. Suatu proses reversibel mengharuskan tidak adanya gesekan.

Untuk menunjukkan fakta bahwa perpindahan kalor yang melewati suatu perbedaan temperatur finit menjadikan suatu proses ireversibel, perhatikan suatu sistem yang terdiri dari dua balok, satu pada temperatur yang lebih tinggi dari yang lainnya. Jika kedua balok saling disentuhkan akan terjadi proses perpindahan kalor; lingkungan tidak terlibat dalamproses ini. Untuk mengembalikan sistem ke kondisi awalnya, kita harus mendinginkan balok yang temperaturnya telah naik. Ini membutuhkan masukan usaha, yang diminta oleh hukum kedua, sehingga menghasilkan perubahan terhadap lingkungan. Jadi, perpindahan kalor yang melewati suatu perbedaan temperatur finit merupakan proses ireversibel.

Sebagai contoh ekspansi bebas, perhatikan gas bertekanan tinggi yang tersimpan di dalam silinder dalam Gbr. 5-7a. Cabut pin dan biarkan piston bergerak mendadak ke arah panahan yang ditunjukkan. Perhatikan bahwa satu-satunya usaha yang dilakukan oleh gas terhadap limgkungan adalah untuk menggerakkan piston melawan tekanan atmosfer. Selanjutnya, untuk membalik proses ini kita perlu memberikan gaya pada piston. Jika gayanya cukup besar, kita kita dapat menggerakkan piston keposisi awalnya, yang ditunjukkan dalam bagian (d). Ini membutuhkan suatu usaha yang cukup besar, yang dipasok oleh lingkungan. Selain itu, temperatur akan akan meningkat cukup banyak dan kalor ini harus dipindahkan ke lingkungan untuk mengembalikan temperatur ke nilai awalnya. Hasil nettonya adalah perubahan yang signifikan pada lingkungan, yang merupakan konsekuensi dari ireversibilitas. Ekspansi bebas tidak dapat terjadi dalam suatu proses reversibel.

Sumber: Potter, Merle C dan Somerton, Craig W. 2008. Termodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta.