Contoh 3 Rumus Entropi dan Penjelasannya

oleh | Feb 27, 2023 | Kimia

Secara umum, entropi mengindikasikan derajat ketidakteraturan dalam suatu sistem termodinamika, yang dilihat pada perubahan yang terjadi. Entropi selalu melibatkan pergerakan dari ketidakseimbangan menuju keseimbangan, dengan konsisten berpindah ke urutan yang menurun.

Entropi juga dapat didefinisikan dalam perubahan kimia dan fisika sebagai energi yang tersedia pada suatu sistem dengan bentuk tertentu. Biasanya, dalam rumus persamaan entropi, ditandai dengan huruf ‘S’ dan satuan yang digunakan adalah joule per kelvin.

Definisi Entropi

Rumus Entropi

Entropi adalah ukuran matematis dari perubahan energi potensial dari keadaan yang lebih tinggi menjadi keadaan yang lebih rendah. Dalam ilmu fisika, konsep entropi berkaitan erat dengan hukum kedua termodinamika.

Selain itu, terdapat jenis entropi lain yang terkait dengan gerakan yang melibatkan gravitasi. Gerakan ini merupakan kebalikan dari perpindahan panas. Istilah lain yang digunakan untuk menjelaskan entropi dalam konteks aplikasi atau teknis adalah nilai yang dapat mengukur jumlah energi yang dilepaskan oleh suatu sistem ketika ia mengendap dan mencapai energi potensial terendah.

Rumus Entropi

Berikut beberapa cara untuk menghitung entropi:

Proses Reversibel

Proses reversibel adalah proses yang dapat dibalik dan entropi dalam proses ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

ΔS = kB ln(Wf/Wi)

Keterangan:

  • ΔS = perubahan entropi (J/K)
  • kB = konstanta Boltzmann (1.38065 x 10^-23 J/K)
  • Wf = jumlah kemungkinan state akhir
  • Wi = jumlah kemungkinan state awal

Dalam rumus ini, entropi sistem dihitung dengan mengalikan konstanta Boltzmann dengan logaritma natural dari rasio jumlah kemungkinan state akhir dan awal. Jumlah kemungkinan state merujuk pada jumlah kombinasi yang mungkin terjadi dalam sistem. Semakin besar jumlah kemungkinan state, semakin besar entropi sistem.

Persamaan yang diberikan adalah rumus entropi termodinamika yang dinyatakan dalam satuan energi per suhu, dan dikaitkan dengan jumlah kemungkinan state (W) sistem. Rumusnya adalah sebagai berikut:

S = kB ln(W)

Keterangan:

  • S = entropi (J/K)
  • kB = konstanta Boltzmann (1.38065 x 10^-23 J/K)
  • W = jumlah kemungkinan state sistem

Dalam rumus ini, entropi sistem dihitung dengan mengalikan konstanta Boltzmann dengan logaritma natural dari jumlah kemungkinan state sistem. Jumlah kemungkinan state merujuk pada jumlah kombinasi yang mungkin terjadi dalam sistem. Semakin besar jumlah kemungkinan state, semakin besar entropi sistem.

Proses Isotermal

Salah satu metode lain untuk mengetahui nilai entropi adalah dengan menghitung perubahan entropi (S), yang umumnya melibatkan pengukuran perubahan panas (Q) yang terjadi selama proses dan menggunakan temperatur absolut (T) sebagai penghitungnya.

Δ S = Δ Q / T

Dari persamaan ini dapat dilihat bahwa entropi meningkat setiap kali terjadi perubahan suhu dari panas ke dingin. Entropi dalam sebuah proses isotermal juga disebut sebagai entropi spesifik. Satuan ini tergantung pada satuan kalor yang digunakan, dan juga bergantung pada suhu mutlak, sehingga persamaan seperti di atas digunakan.

Satuan kalor diukur dalam kcal, dan suhu diukur dalam Kelvin. Sehingga satuan entropi dinyatakan sebagai kcal/kg/K. Karena entropi dinyatakan dalam satuan massa zat, maka disebut sebagai entropi spesifik.

Secara teori, entropi suatu zat bernilai nol pada suhu mutlak nol. Oleh karena itu, referensi dasar yang sederhana harus dipilih saat menghitung entropi agar perhitungan dapat dilakukan. Dalam persamaan ini, perlu dicatat bahwa entropi air pada suhu 0°C dianggap nol. Sehingga perubahan entropi dihitung dari suhu tersebut.

Energi Dalam

Dalam bidang kimia fisik dan sistem termodinamika, terdapat sebuah persamaan yang sangat penting dan berkaitan dengan entropi. Persamaan tersebut berkaitan dengan energi internal (U) yang terdapat pada sistem termodinamika.

Persamaan dari energi dalam yaitu sebagai berikut:

dU = T dS – p dV

Rumus ini merupakan persamaan dasar termodinamika yang dikenal sebagai Persamaan Gibbs-Helmholtz. Persamaan ini menyatakan hubungan antara perubahan energi dalam (dU), perubahan entropi (dS), perubahan volume (dV), dan perubahan tekanan (p) dalam suatu sistem termodinamika yang terisolasi.

Rumus ini menyatakan bahwa perubahan energi dalam suatu sistem termodinamika (dU) dapat dihitung dari perubahan entropi (dS), perubahan volume (dV), dan perubahan tekanan (p) pada suhu konstan (T). Persamaan ini dapat dituliskan sebagai berikut:

dU = T dS – p dV

dengan:

  • dU adalah perubahan energi dalam sistem
  • dS adalah perubahan entropi dalam sistem
  • dV adalah perubahan volume dalam sistem
  • p adalah tekanan dalam sistem
  • T adalah suhu dalam sistem

Rumus ini sangat penting dalam memahami termodinamika dan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti dalam perhitungan perubahan energi dalam reaksi kimia atau dalam analisis termodinamika proses industri.

Entropi dan Hukum Kedua Termodinamika

Entropi berkaitan erat dengan hukum kedua termodinamika dalam aplikasinya. Hukum tersebut menyatakan bahwa total entropi dari sistem tertutup tidak dapat berkurang. Namun, dalam suatu sistem, entropi dapat berkurang karena adanya peningkatan entropi pada sistem lain. Meskipun entropi dapat berubah selama proses termodinamika, total perubahannya selalu nol (0). Selain itu, sistem tidak dapat mempengaruhi entropi lingkungan karena perpindahan panas tidak terjadi di sana.

Proses yang reversibel tidak dapat mengubah total entropi sistem atau lingkungan. Entropi dan energi sangat berbeda, karena entropi tidak bersifat konservatif tetapi dapat meningkat selama proses. Proses entropi juga dapat terjadi secara reversibel.

Demikianlah artikel ini memberikan penjelasan tentang rumus penghitungan entropi dalam fisika dan termodinamika yang sangat berguna untuk memecahkan soal-soal dalam Ilmu Pengetahuan Alam.

Bagikan ini ke:
Tag: Entropi | Rumus
<a href="https://bloglab.id/author/bloglab/" target="_self">Erwin Widianto</a>

Erwin Widianto

Content Creator

Saya adalah seorang Content Creator dan SEO Spesialist yang berasal dari Jawa Barat, Indonesia yang memulai karir di bidang Digital Marketing sejak tahun 2017 hingga sekarang.

0 Komentar

Kirim Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

×