Apa itu entropi dan bagaimana menghitungnya?

Entropi adalah parameter termodinamika yang mengukur tingkat organisasi suatu sistem. Termodinamika mempelajari proses makroskopis di mana perpindahan panas diterjemahkan ke dalam bentuk energi lain, dan bagaimana kerja dihasilkan. Entropi, dilambangkan dengan simbol S , mengukur keadaan mikro yang kompatibel dengan keadaan makro termodinamika pada kesetimbangan. Istilah entropi berasal dari bahasa Yunani dan berarti transformasi. Nilainya tumbuh dalam proses dengan transfer energi, dan dikatakan bahwa entropi menggambarkan sistem termodinamika yang tidak dapat diubah.

Dalam proses isotermal, di mana tidak ada perubahan suhu, perubahan entropi antara dua keadaan termodinamika dalam kesetimbangan, D S = S ₂ – S ₁ , sama dengan perubahan kalor antara kedua keadaan D Q = Q ₂ – Q ₁ dibagi dengan suhu mutlak T.

D S = D Q/T

Konsep entropi berasal dari pikiran Rudolf Clausius pada tahun 1850-an, ketika ia mencoba menjelaskan mengapa energi selalu hilang dalam konversi energi panas dalam proses termodinamika. Clausius menetapkan konsep sistem termodinamika dan mendalilkan bahwa dalam proses ireversibel sejumlah energi tertentu akan hilang. Kemudian, antara tahun 1890 dan 1900, Ludwing Boltzmann, bersama fisikawan lainnya, mengembangkan apa yang sekarang dikenal sebagai fisika statistik , mendefinisikan ulang entropi dengan menghubungkannya dengan keadaan mikro yang mungkin dari suatu sistem menggunakan persamaan berikut.

S = kB _ln ( W )

W mewakili jumlah kemungkinan keadaan mikro dari suatu sistem; logaritma naturalnya dikalikan dengan konstanta Boltzmann kB _menghasilkan nilai entropi S dari sistem termodinamika. Nilai konstanta Boltzmann adalah 1,38065 × 10 ⁻²³ J/K.

Rumus sebelumnya menyatakan perubahan entropi antara dua keadaan kesetimbangan dari sistem termodinamika dan tidak menentukan nilai entropi untuk suatu sistem. Sebaliknya, rumus ini memberikan nilai absolut pada entropi sistem termodinamika. Interpretasinya tidak selalu jelas, tetapi dapat dikatakan bahwa entropi mengukur ketidakteraturan komponen mikro dari sistem makro termodinamika; pada gilirannya, gangguan atau agitasi itu terkait dengan suhu sistem.

Termodinamika didasarkan pada empat prinsip:

• Prinsip Nol menyatakan bahwa jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, mereka juga akan berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain.
• Menurut prinsip pertama, sistem tertutup dapat bertukar energi dengan lingkungannya dalam bentuk kerja dan panas, mengumpulkan energi dalam bentuk energi dalam.
• Hukum kedua mendalilkan bahwa entropi alam semesta selalu cenderung meningkat. Postulat alternatif yang diucapkan oleh Clausius menetapkan bahwa suatu proses yang hasil satu-satunya adalah perpindahan panas dari benda bersuhu lebih rendah ke benda bersuhu lebih tinggi tidak mungkin dilakukan.
• Terakhir, hukum ketiga termodinamika, seperti yang didalilkan oleh Walther Nernst, mengatakan bahwa suhu nol mutlak tidak dapat dicapai (0 pada skala Kelvin atau Rankine).

Sumber

• Brissaud JB Arti entropi . Entropi, 7(1), 68-96, 2005.
• Cuesta, JA Entropy sebagai pencipta keteraturan . Jurnal Fisika Spanyol, 20(4) 13-19, 2006.