Hukum kedua termodinamika

Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa ketika energi berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, atau materi bergerak bebas, entropi (gangguan) dalam sistem tertutup meningkat.

Perbedaan suhu, tekanan, dan densitas cenderung merata secara horizontal setelah beberapa saat. Karena gaya gravitasi, densitas dan tekanan tidak merata secara vertikal. Densitas dan tekanan di bagian bawah akan lebih banyak daripada di bagian atas.

Entropi adalah ukuran penyebaran materi dan energi ke mana pun mereka memiliki akses.

Kata-kata yang paling umum untuk hukum kedua termodinamika pada dasarnya disebabkan oleh Rudolf Clausius:

Dengan kata lain, segala sesuatu mencoba mempertahankan suhu yang sama dari waktu ke waktu.

Ada banyak pernyataan hukum kedua yang menggunakan istilah yang berbeda, tetapi semuanya memiliki arti yang sama. Pernyataan lain dari Clausius adalah:

Panas tidak bisa dengan sendirinya berpindah dari benda yang lebih dingin ke benda yang lebih panas.

Pernyataan yang setara oleh Lord Kelvin adalah:

Transformasi yang hasil akhirnya hanya mengubah panas, yang diekstraksi dari sumber pada suhu konstan, menjadi kerja, adalah mustahil.

Hukum kedua hanya berlaku untuk sistem yang besar. Hukum kedua adalah tentang kemungkinan perilaku sistem di mana tidak ada energi atau materi yang masuk atau keluar. Semakin besar sistemnya, semakin besar kemungkinan hukum kedua akan benar.

Diagram bergaya sederhana dari siklus pendinginan kompresi uap pompa panas: 1) kondensor, 2) katup ekspansi, 3) evaporator, 4) kompresor.

Ikhtisar

Dalam pengertian umum, hukum kedua mengatakan bahwa perbedaan suhu antara sistem yang bersentuhan satu sama lain cenderung merata dan bahwa kerja dapat diperoleh dari perbedaan non-keseimbangan ini, tetapi kehilangan energi panas terjadi, ketika kerja dilakukan dan entropi meningkat. Tekanan, densitas, dan perbedaan suhu dalam sistem yang terisolasi, semuanya cenderung menyamakan jika diberi kesempatan; densitas dan tekanan, tetapi bukan suhu, dipengaruhi oleh gravitasi. Mesin kalor adalah alat mekanis yang memberikan kerja yang berguna dari perbedaan suhu dua benda.

Kutipan

Hukum bahwa entropi selalu meningkat, menurut saya, memegang posisi tertinggi di antara hukum-hukum Alam. Jika seseorang menunjukkan kepada Anda bahwa teori alam semesta peliharaan Anda tidak sesuai dengan persamaan Maxwell - maka jauh lebih buruk untuk persamaan Maxwell. Jika ditemukan bertentangan dengan pengamatan - yah, para eksperimentalis ini terkadang ceroboh. Tetapi jika teori Anda ditemukan bertentangan dengan hukum kedua termodinamika, saya tidak bisa memberi Anda harapan; tidak ada yang bisa dilakukan selain runtuh dalam penghinaan terdalam.

--Sir Arthur Stanley Eddington, Sifat Dunia Fisik (1927)

Kecenderungan entropi untuk meningkat dalam sistem yang terisolasi dinyatakan dalam hukum kedua termodinamika - mungkin formulasi yang paling pesimis dan amoral dalam semua pemikiran manusia.

--Greg Hill dan Kerry Thornley, Principia Discordia (1965)

Ada hampir sama banyaknya formulasi hukum kedua seperti halnya diskusi tentangnya.

--Filsuf/Fisikawan P.W. Bridgman, (1941)

Lain-lain

Flanders dan Swann menghasilkan pengaturan pernyataan Hukum Kedua Termodinamika ke dalam musik, yang disebut "Hukum Pertama dan Kedua.
Ekonom Nicholas Georgescu-Roegen menunjukkan pentingnya Hukum Entropi dalam bidang ekonomi (lihat karyanya The Entropy Law and the Economic Process (1971), Harvard University Press).

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apa hukum kedua termodinamika?

J: Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa ketika energi berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, atau materi bergerak bebas, entropi (kekacauan) dalam sistem tertutup akan meningkat.

T: Apa yang cenderung merata secara horizontal dari waktu ke waktu?

J: Perbedaan suhu, tekanan, dan densitas cenderung merata secara horizontal setelah beberapa saat.

T: Mengapa densitas dan tekanan tidak merata secara vertikal?

J: Karena gaya gravitasi, densitas dan tekanan tidak merata secara vertikal. Kepadatan dan tekanan di bagian bawah akan lebih banyak daripada di bagian atas.

T: Apa itu entropi?

J: Entropi adalah ukuran penyebaran materi dan energi ke mana pun mereka memiliki akses.

T: Apa kata-kata yang paling umum untuk hukum kedua termodinamika?

J: Kata-kata yang paling umum untuk hukum kedua termodinamika pada dasarnya berasal dari Rudolf Clausius: segala sesuatu berusaha mempertahankan suhu yang sama dari waktu ke waktu.

T: Apa pernyataan lain dari Clausius mengenai hukum kedua termodinamika?

J: Pernyataan lain dari Clausius adalah bahwa panas tidak dapat dengan sendirinya berpindah dari benda yang lebih dingin ke benda yang lebih panas.

T: Pada sistem seperti apa hukum kedua termodinamika berlaku?

J: Hukum kedua termodinamika hanya berlaku pada sistem yang besar, di mana tidak ada energi atau materi yang masuk atau keluar. Semakin besar sistemnya, semakin besar kemungkinan hukum kedua berlaku.