1. PROSES REVERSIBEL
Pengertian Reversibel
Proses reversibel adalah proses termodinamik yang dapat berlanggsung secara bolak-balik.Sebuah sistem yang mengalami idealisasi proses reversibel selalu mendekati keadaankesetimbangan termodinamika antara sistem itu sendiri dan lingkungannya. Prosesreversibel merupakan proses seperti-kesetimbangan (quasi equilibrium process). Proses yang dapat dibalik arahnya dinamakan proses reversibel. Proses reversibel adalah murni dan bersifat hipotesis.
Berbagai proses yang diidealisasikan sebagai proses reversibel adalah :
Tidak ada gesekan internal atau mekanis
Tidak adanya gesekan antara zat atau molekul yang terjadi dalam siklusreversibel, membuat proses reversibel menjadi terus berlangsung.
Perbedaan suhu dan tekanan antara zat kerja dan lingkungan harus infinitesimal
Perbedaan suhu dan tekanan yang terjadi disini adalah berbanding lurus,dimana ketika seuhu pada awal tinggi maka tekanan juga tinggi dan apabilasuhu rendah ketika proses selanjutnya maka teakanan juga rendah. Jika suhuawa dan suhu akhir sama maka proses reversibel tidak akan terjadi.
Pemampatan atau pemuain yang terbatas
Apabila dalam proses siklus terjadi pemampatan, maka proses reversibelktidak akan mampu terus berlangsung. Hal ini di karenakan proses yangberlangsung akan tertahan dengan adanya pemampatan. Namun jikapemampatan tidak ada, maka siklus reversibel dapat terjadi
Reaksi kimia yang terbatas
Reaksi kimia yang terbatas akan membuat suatu reaksi kimia mengalamiproses kebalikannya , hal ini juga serung dinamakan dengan proseskesetimbangan. Jika di kaitkan dengan proses reversibel, suatu reaksi dapatterjadi bolak-balik.
Pencampuran dua sampel zat yang sama pada keadaan yang sama
Adanya campuran zat, yang dimana masing-masing dari zat tersebut,mempunyai karakteristik yang sama, maka proses reversibel dapatberlangsung hal ini dapat terjadi karena tidak adanya ketidaksinkronisasianantara masing-masing zat
Contoh reaksi reversibel dalam kehidupan sehari-hari antara lain proses fotosintesis pada tumbuhan, pembentukan asam laktat pada otot, dan pembuatan roti.
Fotosintesis adalah reaksi reversibel yang terjadi pada tumbuhan. Pada siang hari, tumbuhan menyerap sinar matahari dan mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen. Ini adalah proses yang dikenal sebagai fotosintesis. Namun, pada malam hari, saat tidak ada sinar matahari, tumbuhan menjalani proses yang disebut respirasi dimana mereka mengubah glukosa dan oksigen kembali menjadi karbon dioksida dan air. Ini adalah contoh reaksi reversibel karena produk dapat diubah kembali menjadi reaktan
Contoh lain dari reaksi reversibel dalam kehidupan sehari-hari adalah pembentukan asam laktat di otot kita. Saat kita berolahraga, otot kita menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi. Jika suplai oksigen tidak mencukupi, otot kita mulai memproduksi energi secara anaerobik, yang menyebabkan pembentukan asam laktat. Namun, saat kita istirahat dan oksigen tersedia kembali, asam laktat diubah kembali menjadi komponen aslinya. Ini adalah reaksi reversibel karena produk dapat diubah kembali menjadi reaktan.
Memanggang roti juga merupakan contoh reaksi reversibel. Saat adonan roti dipanggang, panas menyebabkan ragi bereaksi dengan gula dalam adonan menghasilkan karbon dioksida dan alkohol. Reaksi ini menyebabkan adonan mengembang dan membuat tekstur roti menjadi mengembang. Namun, jika roti dibiarkan terlalu lama, ragi akan mulai mengonsumsi alkohol dan karbon dioksida sehingga menyebabkan roti menjadi basi. Ini adalah reaksi reversibel karena produk dapat diubah kembali menjadi reaktan.
2. PROSES IRREVERSIBEL
Proses ireversibel dapat didefinisikan sebagai proses dimana sistem dan lingkungannya tidak kembali ke kondisi semula setelah proses dimulai. Ambil contoh sebuah mesin mobil yang telah menempuh jarak dengan bantuan bahan bakar sebesar 'x'. Selama proses tersebut, bahan bakar terbakar untuk menghasilkan energi bagi mesin, mengubah dirinya menjadi asap dan energi panas . Kita tidak dapat memperoleh kembali energi yang hilang akibat bahan bakar tersebut dan tidak dapat memperoleh kembali bentuk aslinya.
Penyebab utama ireversibel adalah :
(1) gesekan mekanik dan fluida,
(2) ekspansi tak tertahan,
(3) perpindahan panas dengan perbedaan temperatur tertentu.
Lebih jauh, gesekan akan merubah kerja mekanik menjadi panas. Panas ini tidak bisa dirubah kembali dalam jumlah yang sama kedalam kerja mekanik. Sehingga jika ada gesekan di dalam proses maka proses adalah ireversibel.Sebuah siklus adalah ireversibel jika ada prosesireversibel pada proses-proses pada siklus tersebut. Maka pada siklus ireversibel, kondisi awal tidakdidapati pada akhir siklus.
Kriteria proses irreversibel :
A. Benda diambil sekaligus, yang berakibat ekspansi cepatJika suatu kumpul benda diambil secara keseluruhan, maka ekspansi yang terjadi akan cepatdan membuat terjadinya proses ireversibel.
B. Tekanan bersifat tetap sebesar Tekanan luar (Pex), sedangkan reversibel tekanan mengalamiperubahan.Apabila suatu siklus terjadi, dalam siklus tersebut tekanan dalam dan tekanan luar dantekanan reversibel pun berubah sama seperti tekanan yang ada diluar, maka prosestersebut akan menjadi reversibel.
C. Usaha yang terjadi pada tekanan juga bersifat tetap.Jika dalam suatu siklus tekanan yang ada dalam siklus dan luar adalah sama, makausahapun akan terjadi tetap apabila tidk terjadi perubahan tekanan. Jika usaha tetap makatidak akan terjadi proses reversibel. Karena untik mengalami proses dari akhir kembali keawal dibutuhkan usaha yang besar.
D. Perubahan energi dalam kriteria proses irreversibel menjadi lebih kecil daripada 0Apabila terjadi perubahan energi, dimana perubahan energi yang terjadi. Membuat energiyang di hasilkan adalah tetap atau semakin kecil, maka membuat usaha tersebut tidakdapat membuat proses awal.
E. Kalor dan energi Gibbs pada proses irreversibel lebih kecil daripada 0. Hal itu mempengaruhiperubahan entalpi yang terjadi dan mengakibatkan nilainya lebih kecil daripada 0 (nol).Apabila suatu reaksi yang terjadi dalam suatu reaksi pembentukan atau penguraian,membuat entalphi yang dihasilkan lebih kecil dari nol atau lebih kecil dari entalphi sebelumreaksi. Maka proses yang terjadi pada reaksi itu bersifat ireversibel.
Beberapa contoh proses irreversibel ( dalam fisika ) :
Perpindahan panas melalui perbedaan suhu
Beberapa contoh proses irreversibel ( dalam kimia ) pada saat suatu reaksi menjadi spontan :
Pembentukan Na
ClNaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O (l)
Reaksi antara batau pualam dan asam klorida
CaCO3(s) + HCl (aq) CaCl2(aq) +CO2(g) + H2O(l)
Pembakaran
Pada saat terjadi proses pembakaran terjadi, suatu wujud benda yang berupa padatakan menalami proses penghancuran struktur dari wujud tersebut. Sehingga wujud tersebuttidak dapat kembali ke bentuk awal. Itu artinya zat tersebut mengalami proses ireversibel
Gesekan
Jika adanya seuatu gesekan pada permukaan benda, maka akan membuat bendamenjadi kehilangan sebagian strukturnya, kehilangan struktur ini membuat benda itu tidak dapatkembali ke bentuk semula.
Listrik mengalir melalui resistensi
Jika sutu listrik mengalir dari suatu tempat ke tempat yang lain, dengan adanyasuatu resistensi menuju tempat lain dan tidak kembali ke asal. Maka litrik tersebut akanmengalami proses ireversibel.
Siklus Reversibel
Sebuah proses, dimana perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalik proses seutuhnya, dikenaldengan proses reversibel. Sebagai contoh, jika selama proses termodinamika dari keadaan 1 ke 2,kerja yang dilakukan oleh gas adalah W1-2, dan kalor yang diserap adalah Q1-2. Sekarang jika kerladilakukan pada gas sebesar W1-2 dan mengeluarkan kalor sebesar Q1-2, kita akan membawa sistemkembali dari keadaan 2 ke 1, proses disebut reversibel. Pada proses reversibel, seharusnya tidak adakerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi, dsb. Siklus akan reversibel jika semua proses yang membentuk siklus adalah reversibel. Maka pada siklus reversibel, kondisi awal dicapai kembalipada akhir siklus.
Siklus Irreversibel
Sebagaimana telah disebut di atas bahwa jika perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalikproses seutuhnya disebut sebagai proses reversibel. Tetapi jika perubahan tidak membalik proses,maka disebut proses ireversibel. Pada proses ireversibel, terjadi kerugian panas karena gesekan,radiasi atau konduksi. Dalam keadaan di lapangan, sebagian besar proses adalah ireversibel
Perbedaan utama antara proses reversibel dan irreversibel:
1. Kesetimbangan Termodinamika
Proses Reversibel: Selalu berada dalam kesetimbangan termodinamika. Perubahan yang terjadi sangat lambat sehingga sistem berada dalam keadaan kesetimbangan pada setiap tahap.
Proses Irreversibel: Tidak berada dalam kesetimbangan termodinamika. Perubahan terjadi dengan cepat sehingga sistem tidak dapat mempertahankan kesetimbangan pada setiap tahap.
2. Perubahan Entropi
Proses Reversibel: Tidak ada perubahan bersih dalam entropi total sistem dan lingkungan. Δ𝑆 total = 0
Proses Irreversibel: Entropi total sistem dan lingkungan selalu meningkat. Δ𝑆 total >0
3. Disipasi Energi
Proses Reversibel: Tidak ada disipasi energi. Proses ideal ini tidak melibatkan gesekan, viskositas, atau hambatan lainnya.
Proses Irreversibel: Melibatkan disipasi energi, termasuk gesekan, viskositas, dan hambatan. Energi sering diubah menjadi panas yang tersebar.
4. Kecepatan Proses
Proses Reversibel: Terjadi sangat lambat sehingga setiap langkahnya dapat dianggap berada dalam kesetimbangan.
Proses Irreversibel: Terjadi cepat, yang menyebabkan sistem tidak dapat mencapai atau mempertahankan kesetimbangan.
5. Dampak pada Lingkungan
Proses Reversibel: Dapat dibalik tanpa meninggalkan perubahan pada lingkungan. Sistem dan lingkungan kembali ke keadaan semula tanpa perubahan bersih.
Proses Irreversibel: Tidak dapat dibalik tanpa meninggalkan perubahan pada lingkungan. Proses ini meninggalkan jejak permanen atau perubahan dalam lingkungan.
6. Efisiensi
Proses Reversibel: Mencapai efisiensi maksimum yang secara teoritis dapat dicapai. Digunakan sebagai model ideal dalam analisis termodinamika.
Proses Irreversibel: Efisiensi selalu lebih rendah dibandingkan dengan proses reversibel karena adanya disipasi energi dan peningkatan entropi.