Entropi

Kuantitas         adalah integral siklus dari perpindahan dari perpindahan kalor dibagi dengan temperatue absolut di mana perpindahan kalor tersebut terjadi. Karena temperatur T_H tetap konstan selama terjadi perpindahankalor Q_H dan T_L tetap kostan selama perpindahan kalor Q_L, integral tersebut diberikan melalui

Di mana kalor Q_L yang meninggalkan mesin carnot tersebut dianggap memiliki nilai positif. Untuk siklus carnot

          atau    

Jika ini dimasukkan ke dalam persamaan pertama maka diperoleh

Jadi kuantitas δQ/T merupakan sebuah diferensial sempurna, karena integral siklusnya adalah nol. Diferensial sempurna ini diberi lambang dS, di mana S merepresentasikan sebuah fungsi skalar yang bergantung hanya pada keadaan dari sistem yang dimaksud. Ini merupakan definisi yang diberikan terhadap suatu properti dari suatu sistem yang disebut dengan entropi. Yang diferensialnya diberikan oleh 

Di mana subskrip “rev” menekankan sifat reversibilitas dari proses tersebut. Ini dapat diintegrasikan untuk suatu proses sehingga memberikan 

Dari persamaan di atas bahwa peerubahan entropi untuk suatu proses reversibel dapat memiliki nilai negatif atau positif tergantung pada apakah energi ditambahkan atau diambil dari sistem selama terjadi proses perpindahan kalor. Untuk suatu proses adiabatik reversibel perubahan entropinya adalah nol.

Siklus carnot memberikan sketsa yang sederhana jika yang digambarkan adalah temperatur vs. entropi. Ini ditunjukkan dalam gamabar 6-1. Perubahan entropi untuk proses pertama dari keadaan 1 ke keadaan 2 adalah

Perubahan entropi untuk proses adiabatik reversibel dari keadaan 2 ke keadaan 3 adalah nol. Untuk proses dari keadaan 3 ke keadaan 4 besarnya perubahan entropi adalah sama seperti dalam proses pertama; proses dari keadaan 4 ke keadaan 1 juga merupakan proses adiabatik reversibel dan diikuti dengan perubahan entropi sebesar nol.

Perpindahan kalor selama proses reversibel dapat diekspresikan dalam bentuk deferensial sebagai berikut

δQ = T dS

jadi, daerah di bawah kurva dalam diagram T-S merepresentasikan perpindahan kalor selama proses reversibel manapun. Jadi daerah segi empat dalam gambar 6-1 merepresentasikan perpindahan kalor metto selama siklus carnot. Karena besarnya perpindahan kalor sama dengan besarnya usaha yang dilakukan untuk suatu siklus, luas ini juga merepresentasikan besarnya usaha netto yang dicapai oleh sistem selama siklus berlangsung. Di sini, Q_net = W_net = ∆T∆S.

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