Besaran yang menunjukkan ukuran ketidak teraturan adalah entropi S. Entropi merupakan suatu fungsi yang tergantung pada keadan sistem. Entropi suatu sistem berubah dari satu keadaan ke keadaan yang lain dengan definisi :
{{dQ}_{rev}} adalah panas yang harus ditambahkan pada sistem dalam suatu proses reversibel untuk membawa dari keadan awal ke keadaaan akhirnya, {{dQ}_{rev}} bernilai positif (+) jika panas ditambahkan pada sistem dan bernilai negatif (–) jika panas diambil dari sistem.
Mari kita melihat entropi sistem pada berbagai keadaan. Mari kita tinjau zat yang dipanaskan pada tekanan tetap dari temperatur T_1 menjadi temperatur T_2. Untuk menaikkan suhunya panas yang diserap adalah dQ. Kaitan antara dQ dengan perubahan suhunya adalah:
Hantaran panas antara dua sistem yang memiliki beda temperatur tertentu bersifat tak dapat balik atau irreversibel. Entropi merupakan fungsi keadaan jadi tidak tergantung pada proses. Maka perubahan entropi pada sistem adalah :
Bila T_2>T_1 maka perubahan entropi positif, dan sebaliknya jika T_2<T_1 maka perubahan entropinya negatif.
Sekarang kita tinjau pemuaian reversibel pada suhu tetap suatu gas yang memiliki suhu T dari volume V_1 sampai V_2. Karena suhu tetap maka tenaga internalnya nol dan Q = W. saha dilakukan gas dan panas diserap sistem dari tandon pada temperatur T. Perubahan entropi gas adalah:
Jika V_2 lebih besar daripada V_1 maka perubahan entropi gas bernilai positif. Pada proses ini sejumlah panas Q meninggalkan tandon dan memasuki gas. Jumlah panas ini sama dengan usaha yang dilakukan oleh gas. Perubahan entropi gas adalah positif, karena Q = W positif, tetapi perubahan entropi tandon negatif karena Q negatif atau Q keluar dari tandon. Jadi total perubahan entropi gas dan tandon adalah nol. Sistem gas dan tandon kita katakan sebagai semesta. Sementara adalah sistem dan lingkungannya. Dengan demikian kita bisa mengambil kesimpulan.
Pada proses reversibel, perubahan entropi semesta adalah no
Bagaimana jika prosesnya tidak reversibel? Misalkan saja gas pada suhu T dan gas memuai secara bebas dari volume V_1 menjadi V_2. Pada pemuaian bebas tidak ada usaha yang dilakukan dan tidak ada panas yang dipindah. Jika kita biarkan gas memuai sendiri. Prosesnya tidak reversibel, maka kita tidak bisa menggunakan ΔdQ/T untuk mencari perubahan entropi gas. Akan tetapi karena keadaan awal sama dengan keadaan terakhir pada proses isotermal maka perubahan entropi untuk pemuaian bebas sama dengan perubahan entropi pada pemuaian isotermal. Maka perubahan entropi pada pemuaian bebas:
Nilai V_2 lebih besar dari V_1 karena terjadi pemuaian bebas, maka perubahan entropi semesta untuk proses irreversibel bernilai positif, atau entropinya naik, maka kita bisa mengatakan pada proses irreversibel entropi semesta naik. Bagaimana jika volume akhir lebih kecil dari volume mula–mula? Bila ini terjadi maka entropi semesta akan turun, akan tetapi hal ini tak mungkin terjadi karena gas tidak bisa secara bebas menyusut dengan sendirinya menjadi volume yang lebih kecil. Maka kita sekarang bisa menyatakan hukum termodinamika kedua menjadi untuk sembarang proses, entropi semesta tak pernah berkurang.
Contoh Soal :
Sebuah mesin panas menyerap panas 250 J dari tandon panas, kemudian melakukan usaha dan membuang 150 J panas ke tandon dingin. Berapa efesiensi mesin?
