Entropi

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Dalam termodinamika ada beberapa parameter penting yang biasa digunakan untuk menganalisis sebuah proses, seperti: tekanan, temperatur, entalpi, dan lainnya. Salah satu parameter itu adalah entropi. Pada dasarnya entropi merupakan besaran termodinamika yang mungkin dapat dikatakan muncul belakangan dibandingakan dengan besaran lainnya. Entropi muncul ketika para insiyur pada saat itu ingin menjelasakan mengenai efisiensi mesin dan pompa kalor.

 

Gambar 1. Air darlam bentuk wujud padat, cair, dan gas

(sumber gambar: https://medium.com/)

Seperti yang diketahui bahwa sebuah mesin kalor tidak dapat mengubah semua kalor yang diterima sistem menjadi kerja, namun pasti ada kalor yang dibuang. Entropi secara tidak langsung menunjukkan seberapa besar energi yang tidak dapat menjadi kerja itu. Pada sudut pandang molekul, entropi adalah besaran termodinamika yang menunjukkan seberapa besar ketidak-teraturan suatu zat. Besarnya entropi sulit dihitung, namun perubahan entropi suatu zat yang mengalami proses termodinamika memungkinkan untuk dilakukan. Zat dalam wujud padat memiliki entropi yang lebih kecil dibandingkan dengan fasa cair dan gas. Sebagai contoh air dalam fasa padat (es) memiliki susunan molekul yang sangat teratur sedangkan dalam fasa cair memiliki susunan molekul yang lebih acak. Terlebih lagi dalam fasa gas (uap), susunan molekulnya lebih acak lagi. Dalam proses dengan temperatur konstan (isotermal) besarnya perubahan entropinya dapat dihitung dengan:

Hal yang perlu diperhatikan adalah temperatur harus dalam satuan Kelvin.

Sebagai contoh jika ada 1 kg es batu yang bertemperatur 0 ^oC yang diletakkan pada sebuah ruangan, kemudian es ini lambat laun akan mengalami perubahan fasa dari padat menjadi cair (meleleh). Proses ini secara teori berlangsung pada temperatur konstan, yaitu pada 0^oC. Pada proses ini ketidak -teraturan molekul air berubah dari yang tersusun teratur (es) hingga menjadi lebih tidak teratur (air). Ini menunjukkan adanya perubahan entropi pada zat tersebut yang besarnya adalah:

Untuk proses yang tidak terjadi secara isotermal maka perlu perubahan entropinya dapat dihitung dengan:

 

Jika dalam suatu fenomena terdapat lebih dari satu proses maka, perubahan entropinya adalah penjumlahan dari masing-masing prosesya.

Contoh soal 1:

Hitunglah perubahan entropi total jika 1 kg air bertemperatur 30 ^oC dicampur dengan 1 kg air bertemperatur 50 ^oC!

Dalam kasus ini maka yang terjadi adalah air yang lebih dingin mengalami pemanasan sedangkan air yang lebih panas mengalami pendinginan. Karena massa dan jenis zatnya sama maka dapat dikatakan bahwa temperatur setelah pencampuran menjadi 40 ^oC.  Oleh karena itu perubahan entropi totalnya adalah sebagai berikut:

Prosses pemanasan air:

Sedangkan proses pendinginan air:

Sehingga perubahan entropi totalnya adalah: 

 

 Keywords: Thermodynamics, termodinamika, entropi