Entropi termodinamika
Entropi termodinamika adalah ukuran bagaimana energi yang terorganisir atau tidak terorganisir hadir dalam sistem atom atau molekul. Ini diukur dalam joule energi per unit kelvin. Entropi adalah bagian penting dari hukum ketiga termodinamika.
Bayangkan bahwa sekelompok molekul memiliki sepuluh unit energi. Jika energi dalam molekul-molekul itu terorganisir secara sempurna, maka molekul-molekul itu dapat melakukan sepuluh unit kerja. Namun, jika energi menjadi kurang terorganisir (jadi, entropi meningkat), molekul-molekul itu mungkin hanya dapat melakukan enam unit kerja, meskipun mereka masih memiliki sepuluh unit energi di dalamnya.
Ketika entropi total tercapai, tidak ada lagi energi yang harus dikeluarkan. Contoh yang baik dari hal ini adalah secangkir teh panas. Teh memiliki banyak energi dibandingkan dengan ruangan tempat teh berada. Seiring waktu panas dalam teh akan menyebar ke dalam ruangan. Teh akan menjadi lebih dingin. Hal ini karena energi (panas) dalam teh berpindah ke daerah sekitarnya. Setelah teh menjadi dingin, tidak ada lagi panas yang bisa disebarkan. Teh telah mencapai entropi total.
Ada dua jenis "ruangan" ini: Sistem terbuka dan sistem tertutup. Sistem terbuka berarti bahwa energi (seperti panas) dapat dengan bebas mengalir masuk dan keluar ruangan. Sistem tertutup berarti bahwa ruangan tertutup dari luar; tidak ada energi yang bisa masuk atau keluar.
Dalam kasus teh, ruangan itu adalah sistem tertutup; tidak ada energi yang bisa masuk ke dalamnya. Tetapi kita juga bisa membuatnya menjadi sistem terbuka dengan menempatkan pemanas ke dalam ruangan. Jika kita menyalakan pemanas, kita bisa menggunakan panas darinya untuk memanaskan kembali secangkir teh. Energi baru telah dibawa masuk ke dalam ruangan. Dengan demikian, entropi telah menurun. Panas yang berpindah dari pemanas ke dalam teh kemudian dapat berpindah ke dalam ruangan lagi sampai entropi total telah tercapai. Inilah yang dimaksud dengan hukum kedua termodinamika.
Contoh nyata dari sistem terbuka adalah Bumi. Bumi mendapat banyak energi dari Matahari setiap hari. Ini memungkinkan tanaman tumbuh dan air tetap cair. Jika kita menghilangkan Matahari, tanaman akan mati dan air akan membeku karena permukaan planet kita akan terlalu dingin.
Pertanyaan dan Jawaban
T: Apa yang dimaksud dengan entropi termodinamika?
J: Entropi termodinamika adalah ukuran seberapa terorganisir atau tidak terorganisirnya energi yang ada dalam sistem atom atau molekul. Hal ini diukur dalam joule energi per satuan kelvin.
T: Apa yang dinyatakan oleh hukum ketiga termodinamika?
J: Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa ketika entropi total tercapai, tidak ada lagi energi yang dapat digunakan.
T: Apa dua jenis "ruangan" yang disebutkan dalam teks?
J: Dua jenis "ruangan" yang disebutkan dalam teks adalah sistem terbuka dan sistem tertutup. Sistem terbuka berarti energi (seperti panas) dapat dengan bebas mengalir masuk dan keluar, sedangkan sistem tertutup berarti sistem tersebut tertutup dari luar; tidak ada energi yang dapat masuk atau keluar.
T: Bagaimana energi baru memengaruhi entropi total?
J: Energi baru mengurangi entropi total karena memungkinkan lebih banyak organisasi di dalam sistem. Sebagai contoh, jika kita menempatkan pemanas ke dalam ruangan yang berisi teh dingin, kita dapat menggunakan panasnya untuk memanaskan kembali secangkir teh. Hal ini membawa energi baru ke dalam ruangan yang mengurangi entropi totalnya.
T: Dapatkah Anda memberikan contoh sistem terbuka?
J: Contoh nyata dari sistem terbuka adalah Bumi yang mendapatkan banyak energi dari Matahari setiap hari yang memungkinkan tanaman tumbuh dan air tetap cair.
T: Bagaimana entropi total yang dicapai mempengaruhi secangkir teh panas?
A: Ketika entropi total telah tercapai untuk secangkir teh panas, tidak akan ada lagi panas yang dapat disebarkan sehingga teh tersebut akan menjadi dingin karena semua panasnya berpindah ke area sekitarnya.
