Hukum II Termodinamika

Hukum II Termodinamika menjelaskan keterbatasan dalam pemanfaatan kalor menjadi kerja (usaha). Walaupun hukum I menyatakan bahwa energi kekal, hukum II menekankan bahwa tidak semua kalor bisa sepenuhnya diubah menjadi energi mekanik. Efisiensi mesin kalor selalu lebih kecil dari 100%.

Efisiensi maksimum sebuah mesin kalor dapat dituliskan sebagai:

atau dapat juga ditulis dalam bentuk hubungan suhu reservoir:

dengan:

Persamaan ini merupakan bentuk matematis dari hukum II termodinamika.

Perumusan Kelvin-Planck

Pernyataan Kelvin-Planck:

Tidak mungkin membuat mesin yang hanya menyerap kalor dari satu reservoir lalu seluruhnya diubah menjadi usaha tanpa membuang kalor ke reservoir lain.

Perumusan Clausius

Pernyataan Clausius:

Tidak mungkin membuat mesin pendingin yang hanya memindahkan kalor dari reservoir bersuhu rendah ke reservoir bersuhu tinggi tanpa adanya usaha luar.

Persamaan matematis untuk kerja mesin pendingin:

dan efisiensinya:

Koefisien Performa (Coefficient of Performance, COP)

Koefisien performansi digunakan untuk mengukur kinerja mesin pendingin. Semakin besar nilai koefisien ini, semakin baik kinerja mesin.

Rumus COP adalah:

Dengan menggunakan persamaan keadaan gas ideal dan hubungan kalor, dapat diperoleh bentuk lain:

dengan:

Kegiatan Kelompok

Bentuk Kelompok

Siswa dibagi menjadi beberapa kelompok kecil (4–5 orang per kelompok).

Amati Fenomena

Perhatikan contoh peralatan rumah tangga atau fenomena di sekitar (misalnya rice cooker, kulkas, setrika listrik, AC, atau termos air panas).

Diskusi Kelompok

Analisis bagaimana prinsip kalor dan termodinamika bekerja pada alat/fenomena tersebut.

Tentukan bagian mana yang berkaitan dengan konduksi, konveksi, radiasi, hukum I termodinamika, atau efisiensi mesin kalor/pendingin.

Catat Hasil Analisis

Tulis hasil diskusi kelompok dalam bentuk laporan singkat.

Gunakan bagan/gambar sederhana untuk menjelaskan mekanisme kerjanya.

Presentasi Kreatif

Sajikan hasil analisis kelompok di depan kelas menggunakan media kreatif (misalnya PowerPoint, poster, atau demonstrasi sederhana).