Pendinginan Spontan Sebuah reservior panas adalah sebuah benda dengan kapasitas kalor yang tidak terbatas. Jika sejumlah kalor ditambahkan atau dikeluarkan dari reservior panas, akan terjadi perubahan entropi terbatas pada temperatur konstan, dimana perubahan entropi: dS = ππͺ π
bayangkan pemindahan energi sebesar kalor ΗqΗ dari satu reservoir besar (sumber) pada temperatur tinggi Th ke reservoir lain (wadah) yang teperaturnya lebih rendah Tc (Atkins,2014). (gambar 1.1) Gambar 1.1 Ketika energi meninggalkan reservoir panas sebagai kalor, entropi reservoir menurun. ketika jumlahnya sama energi memasuki reservoir dingin, entropi meningkat dengan jumlah yang lebih besar. Makanya, secara keseluruhan ada peningkatan entropi dan prosesnya spontan. Perubahan relative entropi ditandai dengan ukuran panah.
Bila ΗdqΗ meninggalkan sumber panas (jadi dqh <0), ketidaksamaan Clausius menyiratkan bahwa dS β₯ dqc/Tc. Bila ΗdqΗ memasuki wadah dingin ketidaksamaan Clausius menyiratkan bahwa dS β₯dqc/Tc (dengan dqc> 0). Secara keseluruhan, oleh karena itu : dS β₯ dQh Th + π πΈπ π»π namun, dqh = -dqc , jadi : dS β₯β dQc Th + π πΈπ π»π = ( π π»π β 1 Th ) dQc
dan nilainya positif (karena dqc > 0 dan Th β₯ Tc) dan nilainya positif (karena dqc > 0 dan Th β₯ Tc). Dengan demikian, pendinginan (transfer kalor dari panas ke dingin) bersifat spontan, seperti yang kita ketahui dari pengalaman. Jika temperatur kedua reservoir sama, dStotal = 0; kedua reservoir dalam kesetimbangan termal.
Contoh Soal Berapa perubahan entropi saat 1,0 J dari energi sebagai panas berpindah dari blok besi besar pada suhu 30 Β° C sampai blok besar lain pada suhu 20 Β° C? Diket q= 1,0 J Th= 30 oC, maka Th = 303,15 oK Tc= 20 oC , maka Tc = 293,15 oK Ditanya dS = ......................?? Jawab dS = ( 1 Tc β 1 Th )dq c dS = ( 1 303,15 K β 1 293,15 K )1,0 J dS = (0,0034/K β 0,0033/K)1,0 J dS = (0,0001/K)1,0 J dS = +0,1 mJ K-1