Hukum III Termodinamika

Posted by : Unknown Kamis, 16 April 2015

Hukum Ketiga Termodinamika : membayangkan kesempurnaan

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa suatu kristal sempurna pada nol mutlak mempunyai keteraturan sempurna, jadi entropinya adalah nol. Pada temperatur lain selain nol mutlak, terdapat kekacau-balauan yang disebabkan oleh eksitasi termal (Keenan, et.all., 1999:496). Kristal adalah zat padat yang terdiri dari atom-atom diam dalam suatu barisan statik barbaniar, suatu keadaan dimanik yang paling teratur. Zat padat ini merupakan tingkat wujud materi yang amat langka dan terdapat di alam sebagai planet dan meteorit. Kristal suatu zat padat sebenarnya seperti statik atau diam saja. Pada tingkat atomik, masing-masing atom itu sebenarnya bergetar di sekitar tempat kedudukannya dengan arah acak. Getaran itu makin bekurang jika suhu kristal itu diturunkan alias didinginkan. Jika dibiarkan, getaran itu akan menjadi semakin giat, benda menjadi panas dan akhirnya membuat molekul-molekul itu terlepas satu sama lain sehingga relatif saling bebas membentuk zat cair. Zat cair adalah bentuk materi yang kurang “teratur” dibanding zat padat tetapi lebih teratur dibandingkan gas. Dan zat cair itu merupakan wujud yang paling langka dan kompleks. Sedangkan gas adalah bentuk “kekacauan” paling sempurna yang di dalamnya setiap molekul bergerak bebas secara acak. Jadi, begitu sulit mendapatkan zat dalam keadaan dinamik teratur atau kristal sempurna seperti yang dibayangkan hukum ketiga termodinamika karena pada tingkat atomik setiap zat dalam kedudukannya selalu bergerak acak yang menyebabkan molekul-molekul menjadi kacau atau tidak teratur.
***

Hukum pertama membahas tentang kekalnya energi yang secara tak langsung sesuai dengan persamaan Einstein berarti kekalnya materi. Pada sisi lain ketika membahas tentang sifat-sifat sistem yang senantiasa terjadi perubahan interaksi meramalkan terjadinya kemusnahan sistem alam semesta. Ketidak-konsistenan logika hukum termodinamika terjadi pula dalam hukum ketiganya. Hukum ketiga Termodinamika ini membayangkan suatu susunan kristal sempurna dengan cara mengekstrapolasi sampai mencapai suhu nol mutlak. Sepanjang berbagai macam literatur yang penulis baca, tidak dijelaskan besaran suhu pada nol mutlak tersebut [Celcius, Reamur, Fahrenheit, atau Kelvin). Apabila digunakan suatu besaran yang jelas tentu mempunyai arti. Tentunya dalam sistem yang senantiasa berubah, suhu pun berubah. Apabila dikaitkan dengan sistem, suhu merupakan variabel terikat yang mengikuti perubahan sistem.

Hukum ketiga tak lain adalah permainan imajinasi, atau dalam bahasa filsafat suatu struktur kristal sempurna pada nol mutlak merupakan ‘alam ide’ Platonis. Struktur kristal sempurna pada nol mutlak merupakan materi abstrak. Oleh sebab itu, logika hukum ketiga ini menurut Whitehead keliru dalam hal mengkonkretkan suatu hal yang abstrak [misplaced concreteness].

· Hukum ketiga Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Berdasarkan persamaan

perubahan entropi suatu zat dapat mencapai nilai absolutnya pada suhu tertentu, sehingga pengukuran perubahan entropi dari satu suhu tersebut ke suhu lainnya.
Hukum ketiga termodinamika memberikan dasar untuk menetapkan entropi absolut suatu zat, yaitu entropi setiap kristal sempurna adalah nol pada suhu nol absolut atau nol derajat Kelvin (K). Pada keadaan ini setiap atom pada posisi yang pasti dan memiliki energi dalam terendah.
Entropi dan energi bebas Gibbs juga merupakan fungsi keadaan sehingga kedua besaran ini memiliki nilai pada keadaan standart, seperti halnya dengan entalphi. Hasil pengukuran standart untuk entropi dan Energi bebas Gibbs juga dilakukan pada keadaan 25^oC dan dengan tekanan 1 atm.
Energi bebas Gibbs pembentukan standart memiliki arti perubahan energi bebas yang menyertai reaksi pembentukan satu mol senyawa dari unsur-unsur penyusunnya. Demikian pula untuk entropi standar yang dapat dipergunakan untuk menentukan entropi reaksi sebagai harga pembandingnya.

Salah seorang ilmuwan yang bernama R. J. E. Clausius (1822-1888) membuat sebuah pernyataan berikut :
"Kalor berpindah dengan sendirinya dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah; kalor tidak akan berpindah dengan sendirinya dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi (Hukum kedua termodinamika – pernyataan Clausius)"