Analisis Rangkaian Elektrik - Darpublic

12.6. Energi Bebas (free energies)
Kelvin memformulasikan bahwa pada umumnya alam tidak
memperkenankan panas dikonversikan menjadi kerja tanpa disertai
oleh perubahan besaran yang lain. Kalau formulasi Kelvin ini kita
bandingkan dengan pernyataan Hukum Thermodinamika Ke-dua,
maka besaran lain yang berubah yang menyertai konversi panas
menjadi kerja adalah perubahan entropi. Perubahan neto entropi, yang
selalu meningkat dalam suatu proses, merupakan energi yang tidak
dapat diubah menjadi kerja, atau biasa disebut energi yang tak dapat
diperoleh (unavailable energy).
Sesuai Hukum Thermodinamika Pertama, jika kita masukkan energi
panas ke dalam sistem dengan maksud untuk mengekstraknya menjadi
kerja maka yang bisa kita peroleh dalam bentuk kerja adalah energi
yang masuk ke sistem dikurangi energi yang tak bisa diperoleh, yang
terkait dengan entropi. Karena mengubah energi menjadi kerja adalah
proses irreversible, sedangkan dalam proses irreversible entropi selalu
meningkat, maka energi yang tak dapat diperoleh adalah TS di mana S
adalah entropi dan T adalah temperatur dalam kondisi keseimbangan.
Energi yang bisa diperoleh disebut energi bebas yang yang
diformulasikan oleh Helmholtz sebagai
204
A ≡ E − TS
(12.16)
A disebut Helmholtz Free Energy. Jika persamaan (12.16) ini
dideferensiasi diperoleh
dA ≡ dE − TdS − SdT
(12.17)
Penerapan hukum thermodinamika pertama memberikan persamaan
(12.2) yang dapat kita tuliskan dE = dq − dw sedangkan definisi
entropi dinyatakan oleh persamaan (12.11)
(12.17) dapat dituliskan
dqrev
dSsistem
= , maka
T
dA dq dw dqrev
SdT − − − = (12.18)
Jika temperatur konstan dan tidak ada kerja yang dilakukan oleh
sistem pada lingkungan maupun dari lingkungan pada sistem, maka
(12.18) menjadi
Sudaryatno S & Ning Utari, Sifat-Sifat Material (1)