46 Ikan listrik Beberapa ratus species ikan memiliki organ penghasil listrik, namun hanya sedikit yang dapat menghasilkan daya listrik yang kuat. Organ penghasil listrik yang dimiliki oleh kebanyakan ikan tersusun dari sel saraf dan sel otot yang telah mengalami perubahan penting.Bentuk organ listrik seperti piringan kecil yang memproduksi lendir disebut elektrosit, tersusun dan menyatu di bagian atas dari susunan lain yang sejajar. Pada umumnya, semua piringan menghadap arah yang sama yang memuat 150 atau 200 piringan setiap susunannya. Misalnya, pada ikan torpedo terdapat 140 sampai 1000 piringan listrik pada setiap kolom. Pada ikan torpedo yang sangat besar, jumlah seluruh piringan sampai setengah juta. Prinsip kerja piringanlistrik ini mirip dengan cara kerja baterai. Ketika ikan beristirahat, otot-otot yang tidakberhubungan belum aktif. Namun jika menerima pesan dari saraf, akan segera bekerja secara serentak untuk mengeluarkan daya listrik. Pada saat itu, voltase semua piringan listrik atau elektrosit menyatu, sehingga mampu menghasilkan daya listrik sampai 220 volt pada ikan torpedo atau sampai 650 volt pada belut listrik. Pada umumnya semua spesies ikan tawar hanya bersifat listrik ringan, kecuali sembilanglistrik dan belut listrik. Ikan listrik yang hidup di laut memiliki tenaga listrik yang lebih kuat dan berbahaya, karena air laut mengandung garam membuat dirinya lebih tahan terhadap aruslistrik. Posisi dan bentuk organ listrik ini bervariasi tergantung pada speciesnya. Dibawah ini dapat dilihat posisi organ listrik dari beberapa spesies ikan:
47
48 Apa manfaatnya menghasilkan listrik di dalam laut, bagi ikan listrik? Kemampuan mengeluarkan daya listrik yang besar adalah untuk mempertahankan diri terhadap pemangsa atau musuh dan untuk menangkap mangsa. Dengan menciptakan gelombang arus listrik secara terus menerus ke perairan disekitarnya, melalui pelepasan daya listrik mencapai lebih dari 1000impuls per detik. Bila ada sesuatu yang memasuki medan listrik ini, akan membuat perubahanmedan yang akan segera diketahui oleh ikan listrik. Hal ini dapat dilakukan berkat kepekaan ikan listrik terhadap perubahan arus listrik. Salah satu contoh ikan listrik adalah belut listrik. Belut listrik(Electrophorus electricus) adalah sejenis ikan yang dapat menghasilkan aliran listrik kuat (sampai 650 volt) untuk berburu dan membela diri. Walaupun namanya belut listrik, ia bukan termasuk golongan belut melainkan ikan (Gymnotiformes). Belut listrik biasa ditemukan di sungai Amazon dan ( serta daerah-daerah disekitarnya. Ia bisa tumbuh hingga panjang 2,5 m (8,2 kaki) dan berat 20 kg (44 pound), walaupun biasanyaukuranrata-ratanya adalah 1 m.Belut listrik, yang panjangnya kadangkadang melebihi 6,6 kaki(2 meter), hidup di Amazon. Dua pertiga tubuh ikan ini tertutup dengan alat-alat listrik, yang mempunyai sekitar 5000 hingga 6000 titik listrik. Oleh karena itu, mereka dapat menghasilkanarus listrik sebesar 500 volt per sekitar 2 amper. Kira-kira kekuatannya melebihi yang digunakan oleh seperangkat TV biasa. Kemampuan menghasilkan listrik telah dianugerahkan kepada makhluk ini untuk tujuan pertahanan maupun penyerangan. Ikan ini menggunakan arus listrik ini untuk membunuh pemangsanya dengan memberi mereka kejutan listrik. Kejutan listrik
49 yang dihasilkan oleh ikan ini cukup untuk membunuh ternak dari jarak 6,6 kaki (2 meter). Cara kerja penghasil listrik pada ikan ini dapat digunakan sangat cepat mencapai dua hingga tiga perseribu detik.Kekuatanyang luar biasa pada makhluk ini merupakan suatu keajaiban mengagumkan tentang penciptaannya itu sendiri. Sistem ini sangat rumit dan tidak mungkin dijelaskan melalui perkembangan setahap demi setahap. Hal ini karena sistem listrik tanpa pemanfaatan penuh tidak bisa membawa keuntungan apa pun bagi makhluk ini untuk mempertahankan diri. Dengan kata lain, semua bagian pada sistem ini harus telah tercipta secara sempurna di saatyang bersamaan. Ikan yang "Melihat" dengan Medan Listrik Selain ikan yang dipersenjatai dengan muatan listrik potensial, ada jenis ikan lain pula yang menghasilkan sinyal bertegangan rendah dua hingga tiga volt. Jika ikanikan ini tidak menggunakan sinyal listrik lemah semacam ini untuk berburu atau mempertahankan diri, lalu digunakan untuk apa? Ikan ini memanfaatkan sinyal lemah ini sebagai alat indera. Allah menciptakan sistem indera dalam tubuh ikan ini, yang menghantarkan dan menerima sinyal-sinyal tersebut. Ikan ini menghasilkan pancaran listrik dalam suatu alat khusus di ekornya. Listrik ini dipancarkan melalui ribuan pori-pori di punggung makhluk ini dalam bentuk sinyal yang untuk sementara menciptakan medan listrik di sekitarnya. Benda apa pun dalam medan ini membiaskannya, sehingga ikan ini mengetahui ukuran, daya alir dan gerak dari benda tersebut. Pada tubuh ikan ini, ada pengindera listrik yang terus menentukan medan ini seperti halnya radar.
50 Pendeknya, ikan ini memiliki radar yang memancarkan sinyal listrik dan menerjemahkanperubahan pada medan yang disebabkan oleh benda yang menghambat sinyal-sinyal di sekitartubuhnya. Ketika kerumitan radar yang digunakan oleh manusia kita renungkan, penciptaan mengagumkan dalam tubuh ikan akan menjadi jelas. Isyarat listrik tubuh Isyarat listrik merupakan hasil perlakuan kimia dari tipe-tipe sel tertentu. Dengan mengukur isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk memperolehinformasi klinik tentang fungsi tubuh. Yang termasuk kedalam isyarat listrik tubuh : • EMG ( Elektromiogram ) • Elektromiogram adalah pencatatan potensial ototbiolistrik selama pergerakan otot. • ENG ( Elektroneurogram ) • Pembuatan ENG : • Untuk mengetahui keadaan lengkungan reflex. • Untuk mengetahui kecepatan konduksi saraf motoris dan sensoris. • Untuk menentukan penderita miastenia gravis • ERG ( Elektroretinogram ) • Elektroretinogram adalah suatu bentuk kompleks potensial biolistrik yang ada padaretina mata yang dikerjakan melalui rangsangan cahaya pada retina. • EOG ( Elektrookulogram ) • Elektrookulogram adalah suatu pengukuran/pencatatan berbagai potensial pada kornearetina sebagai akibat perubahan posisi dan gerakan mata. • EGG ( elektrogastrogram ) • Elektrogastrogram merupakan EMG yang berkaitan gerakan peristaltic
51 traktusgastrotestinalis. • EEG ( elektroensefalogram ) • Elektroensefalogram adalah pencatatan potensial listrik otak merupakan sumasi daripotensial aksi sel syaraf di dalam otak. Tujuan pemeriksaan EEG: • Pada waktu operasi, apabila tidak dapat mempergunakan EKG, dapat mempergunakan EEGsebagai alat monitor. • Untuk mendiagnosis epilepsy ddan klasifikasi epilepsy. • Untuk menunjukan tumor otak, dimana aktivitas listrik pada daerah tumor akan menurun. • EKG ( Elektrokardiogram ) Elektrokardiogram adalah merupakan pencatatan isyarat biolistrik jantung, dilakukan pada permukaan kulit. Salah satu bentuk EKG: Untuk simulasi jantung buatan. Alat ini digunakan untuk kalibrasi ECG, karena dengan phantom ECG, kita dapat mengatur pola waveform ECG yang kita inginkan. Puncak EKG, segmen dan jarak. Konsep Elektromagnetik dalam Bidang Biologi Bioelektromagnetisme mengacu pada medan listrik, medan magnetik atau medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh sel atau jaringan pada makhluk hidup. Medan Bio listrik Medan bio listrik merupakan medan listrik yang dihasilkan oleh makhluk hidup. Sebagai contoh; sel pada manusia mempunyai muatan listrik lebih kurang 90 mV dengan muatan positif di luar membran sel dan muatan negatif di dalamnya. Medan Bio Magnetik Medan bio magnetik adalah medan magnetik yang dihasilkan organisme hidup. Medan magnetik pada manusia terjadi karena kita menahan napas dan bernapas halus, yang dapat mempolarisasikan magnetik (fe) pada darah merah.
52 Medan Bio Elektromagnetik Perubahan medan bio magnetik terhadap waktu akan menimbulkan gelombang elektromagnetik yang mempunyai komponen magnetik dan listrik. Gelombang elektromagnetik tersebut terionisasi maupun non-ionisasi yang umumnya berfrekuensi rendah. Contoh pada sistem penglihatan Pada retina sendiri terdapat sel-sel yang sensitif terhadap cahaya, yang melalui proses tranduksi menghasilkan sinyal elektrik yang ditransmisikan meIaIui sel-sel saraf menuju pusat penglihatan di otak. Akibat adanya sinyal elektrik ini maka muncul medan magnetik di seluruh volume konduktor. Rangkuman Listrik merupakan salah satu gaya pokok di alam, di analogikan dengan gaya gravitasi. Jika gaya gravitasi terbentuk antara dua objek yang bergantung pada massa objek tersebut, sedangkan gaya listrik diantara dua yang bergantung pada muatannya. Muatan adalah properti dasar dari dua partikel elementer ( electron dan proton ) yang biasanya menjadi penyusun nyaris semua bahan yang ada di alam. Pada kenyataannya, hal itu adalah gaya listrik yang dibentuk oleh protan dan elektron dalam atom. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang tidak membutuhkan medium dalam perambatannya. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang melalui beberapa karakter seperti panjang gelombang, amplitudo, frekuensi, dan kecepatan. Energi elektromagnetik dipancarkan atau dilepaskan pada level yang berbeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, maka semakin rendah panjang gelombang dari energi yangdihasilkan akan tetapi semakin tinggi frekuensinya. Aplikasi Listrik dalam Bidang Biologi, melalui sistem syaraf, ikan listrik, isyarat listrik tubuh dan konsep elektromagnetik dalam bidang biologi sistem penglihatan Pada retina sendiri terdapat sel-sel yang sensitif terhadap cahaya, yang melalui proses
53 tranduksi menghasilkan sinyal elektrik yang ditransmisikan meIaIui sel-sel saraf menuju pusat penglihatan di otak. Akibat adanya sinyal elektrik ini maka muncul medan magnetik di seluruh volume konduktor.
54 Bab 8 KONSEP LISTRIK DAN ELEKTROMAGNETIK DALAM BIDANG KIMIA A. Pengertian Listrik Listrik merupakan salah satu gaya pokok di alam, di analogikan dengan gaya gravitasi.Jika gaya gravitasi terbentuk antara dua objek yang bergantung pada massa objek tersebut, sedangkan gaya listrik diantara dua yang bergantung pada muatannya. Muatan adalah properti dasar dari dua partikel elementer (electron dan proton) yang biasanya menjadi penyusun nyarissemua bahan yang ada di alam. Pada kenyataannya, hal itu adalah gaya listrik yang dibentuk oleh protan dan elektron dalam atom. Aplikasi dari kegunaan dari listrik adalah dibuat berdasar kemampuanuntuk menghasilkan dan mengolah aliran muatan partikel. Pada bagian ini kita akan membahas prinsip-prinsip listrik untuk memahami peralatan seperti radiasi sinar-x dan sinar katoda Gaya Fundamental Gaya fundamental merupakan suatu mekanisme interaksi dasar antara satu partikel dengan partikel lainnya, yang mana interaksi tersebut tidak dapat dijelaskan lagi dengan interaksi dasar yang lain. Di alam semesta kita terdapat 4 gaya fundamental yaitu gaya nuklir kuat, gaya elektromagnetik, gaya nuklir lemah dan gaya gravitasi. Jika satu saja dari keempat gaya fundamental ini tidak ada maka alam semesta ini pun tidak akan ada. Penyebutan gaya fundamental ini seringkali disebut juga sebagai interaksi fundamental. Jadi kata 'gaya' dan 'interaksi' sering dipertukarkan. Gaya Coulomb Pengertian gaya Coulomb Dilansir dari Encyclopedia Britannica, gaya Coulomb adalah gaya dasar listrik yang ditemukan oleh seorang fisikawan asal Perancis bernama Charles Augustin de Coulomb pada tahun 1785. Pada saat itu Coulomb melakukan percobaan untuk menyelidiki tentang muatan listrik. Seperti yang kita ketahui, muatan listrik ada yang bersifat positif dan juga negatif.
55 Dari percobaannya Coulomb menemukan bahwa: 1. Benda dengan muatan yang berbeda akan mengakibatkan gaya tarik-menarik. 2. Benda dengan muatan yang sama akan mengakibatkan gaya tolak-menolak. 3. Muatan listrik yang lebih besar akan mengakibatkan gaya yang lebih besar. 4. Makin dekat kedua muatan, maka makin besar gaya yang dihasilkan. Gaya listrik yang disebabkan muatan itulah yang dinamakan sebagai gaya Coulomb. = 1 . 2 2 Dengan, F: gaya Coulomb (N) k: konstanta Coulomb q1: besar muatan pertama (C)q2: besar muatan kedua (C) r: jarak antar kedua muatan Medan Listrik Medan listrik adalah daerah sekitar partikel bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gayalistrik (gaya Coulomb).Medan listrik memiliki nilai dan arah tergantung pada jenis muatan listrik. Berikut panduan arah medan listrik: Apabila muatan listrik positif, maka arah medan listrik ke luar muatan. Apabila muatan listrik negatif, maka arah medan listrik ke dalam muatan = 2
56 E=Kuat Medan Listrik (N/C) K=Konstanta coulomb (NM2/C2) Q =Besar Muatan Listrik © R=Jarak muatan terhadap titik tertentu (m) Potensial Listrik Potensial listrik merupakan jumlah usaha yang akan diperlukan agar bisa memindahkan unit muatan dari titik referensi ke titik tertentu di dalam lapangan tanpa menghasilkan akselerasi. Titik referensi yang biasa digunakan adalah Bumi atau titik tanpa batas, namun titik apapun dapat juga digunakan. Ada alat yang bisa digunakan dalam mengukur potensial listrik ini, alat tersebut bernama Voltmeter. Alat akan dipasang secara paralel untuk bisa mengetahuibeda potensial antara 2 ujung. Untuk mencari potensial listrik, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut ini. V = W/Q V = beda potensial listrik (satuan Volt, V)W = energi listrik (satuan Joule, J) Q = muatan listrik (satuan Coulomb, C) Pengertian Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang energi dan momentumnya dibawa oleh medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang dapat menjalar melalui vakum atau tanpa membutuhkan medium dalam perambatan gelombangnya. Sumber gelombang elektromagnetik :
57 1. Osilasi listrik. 2. Sinar matahari menghasilkan sinar infra merah. 3. Lampu merkuri menghasilkan ultra violet. 4. Inti atom yang tidak stabil ® menghasilkan sinar gamma. 5. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X(digunakan untuk rontgen). Keterkaitan antara medan listrik (E) dan medan magnet (B) diungkapkan dengan persamaan Maxwell. Persamaan Maxwell merupakan hukum yang mendasari teori medan elektromagnetik. Contoh dari gelombang elektromagnetik : Gelombang cahaya, gelombang radio Aplikasi Listrik dan Elektromagnetik dalam Bidang Kimia Sel Volta Sel Volta merupakan salah satu jenis sel elektrokimia. Dalam sel Volta, reaksi redoks spontan digunakan untuk menghasilkan arus listrik. Contohnya adalah baterai dan aki. Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang berlangsung sertamerta. Contohnya adalah reaksi antara logam zink dengan larutan tembaga(II) sulfat. Sel Volta banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari sebagai sumber energi listrik, contohnya adalah Baterai Baterai Kering Seng-Karbon Baterai adalah sel elektrokimia yang biasanya dihubungkan seri dan dapat digunakan sebagai sumber energi listrik dengan voltase konstan. Baterai kering adalah jenis baterai yang telah banyak digunakan orang sebagai sumber energi untuk barangbarang elektronika. Bateri kering dipatenkan oleh George Lechlance. pada tahun 1866, oleh karena itu baterai kering jugadikenal dengan sel Lechlance.
58 Sel Lechlance disebut baterai "kering" karena elektrolit yang digunakan sebagai oksidator berbentuk pasta (cairan yang memiliki kadar air rendah). Baterai kening terdiri atas logam seng sebagai elektrode negatif tanode) dan batang karbon inert (tidak reaktif sebagai elektrode positif (katode). Seng dalam baterai sebagai anode jaga berfungsi wadah komponen dalam baterai. Batang karbon sebagai katode yang diletakkan dalam wadah seng dikelilingi oleh campuran pasta MnO, dan serbuk karbon (Gambar 2.10), Pasta Mao, berfungsi sebagai oksidator lapisanpasta tersebut dikelilingi oleh lapisan kedua yang terdiri atan campuran NH Cl dan ZnCL Secara umum, reaksi redoks pada baterai kering ialah : Salah satu produk yang dihasilkan pada katode adalah NH terlarut yang akan bereaksi dengan Zn membentuk ion kompleks [Zn(NH, Baterai kering menghasilkan potensial sel sebesar 1,5 volt. Baterai Alkali
59 Baterai alkali bila ditinjau dari namanya adalah baterai yang dalam komponennya mengandung unsur alkali. Pasta pada baterai alkali mengandung unsur alkali yaitu KOH, larutan tersebut digunakan sebagai pengganti NHC pada baterai kering, Susunan baterai alkaliberbeda dengan baterai kering, tetapi reaksi redoks yang terjadi pada baterai allah prinsipnya sama dengan reaksi redoks pada baterai kering yaitu oksidan logam seng dan reduks mangan dioksida (MnO), tetapi hasil yang terjadi berbeda. karena melibatkan ion hidroksida (OH) daripesta KOH. Reaksi redoks pada baterai alkali ialah: Baterai Perak Oksida Baterai ini banyak digunakan sebagai sumber energi elektronika seperti jam, kalkulator,dan alat hantu pendengaran. Selain bentuknya yang sangat kecil dan praktis,
60 baterai ini juga lebih tahan lama dengan menggunakan perak aksidasi sebagai katode serta elektrolit pasta KOH. Reaksi redoks pad baterai perak oksidah ialah: 2+ yang dihasilkan akan bereaksi dengan ion − membentuk Zn(OH), Potensial sel yang dihasilkan oleh baterai perak oksida sebesar 1.5 Baterai Nikel Kadmium Baterai kering, baterat alkali, dan baterai oksida termasuk sel primer karena tidak dapat diisi ulang. Baterai nikel kadmium dikembangkan oleh Thomas Alva Edison, sehingga dikenaljug dengan nama sel Edison (Gambar 2,13). Baterai ini termasuk sel sekunder karena dapat diisi ulang (disetrum). Sesuai dengan namanya baterai nikel kadmium menggunakan kadmiumsebagai anode dan nikel sebagai katode. Reaksi redoks : Potensial sel baterai nikel kadmium sebesar 1,2 V. Produk yang dihasilkan berupa padatan (NiO(OH) dan Ni(OH) yang melekat pada keduas elektrode. Padatan tersebut dapat diubah menjadi zat semula dengan membalik arah aliran elektron melalui proses isi ulang (setrum). Kekurangan dari baterai ini adalah proses pengisiannya yang rumit dan penggunaanlogam berat kadmium yang berbahaya bagi lingkungan. Baterai NIMH
61 Sebagian besar susunan baterai nikel-logam hidrida (nickel metal hydride, MA) hampirsama dengan baterai nilcel kadmium. Baterai terdiri atas anode NiMH (berupa logam hidrida dan katode nikel oksida. Elektrolit yang digunakan adalah KOH yang diletakkan dalamlembaran polimer. Reaksi redoks pada baterai NIMH ialah: Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,2 volt. Kelebihan baterai NiMH adalah tahan lama, dapat disi ulang, dan ramah lingkungan. Baterai Litium Litium merupakan unsur yang lebih banyak terdapat dalam bentuk ionnya dalam larutan. Hal tersebut yang mendasari perkembangan baterai litium yang dapat diisi ulang. Baterai litium pada umumnya terdiri atas karbon sebagai anode dan litium kobalt dioksida sebagai katode, dengan elektrolit berupa garam lithium. Potensial sel baterai litium sebesar 3,6 V. Bateral litium memiliki mana pakai yang lama karena dapat diisi ulang dengan proses yang singkat. Aki Aki adalah salah satu sel Volta yang memiliki potensial listrik besar dan ganakan sebagai sumber energi listrik. khususnya kendaraan bermotor. Aki merupakan bentuk multisel,karena tersusun dari beberapa sel tunggal yaitu sel timbal. sehingga ali disebut juga sel timbal.Suatu sel timbal pada aki disusun dan lempengan timbal oksida sebagai katode, sel-sel timbal tersebut disusun seri yang dipisahkan oleh sekat kaca .Susunan tersebut dicelupkan pada larutan elektrolit H50, 38%.
62 Reaksi redoks pada aki ialah: Aki terdiri atas 6 nel timbal yang disusun seri, masing-masing sel timbal memiliki potensial sel sebesar 2 volt (Gambar 2-16). Jadi, ala memiliki potensial sel sebesar 12 volt. Pada penggunaan aki terjadi beberapa perubahan pada komponen sel, yaitu: Pada anode dan katode terjadi endapan PSO,apabila seluruh permukaan pada masing- masing elektrode telah tertutup oleh P680,, maka beda potensial menjadi berkurang hingga tidak ada beda potensial, sehingga ali perlu diisi ulang (disetrum). Salah satu hasil reaksi pada saat aki bekerja adalah H,O, sehingga konsentrasi H SO, semakin berkurang. Larutan H,SO, digunakan pada pengisian aki memiliki massa jenis antara 1.25 m2 atau 1.30 g ml. Apabila konsentrasi Ho berkurang, maka massa jenis larutan akan berkurang, Aki perlu diisi ulang apabila massa jenis H,SO, yang diukur oleh hidrometer telah turun hingga 1.20 g ml. Melalui proses perigisian ali (setrumt, malca Konsentrasi 180, dapat dikembalikanseperu semula dan terjadi pembentukan Pb dan PhO dengan reaksi sebagai berikut:
63 Rangkuman Aplikasi dari kegunaan dari listrik adalah dibuat berdasar kemampuanuntuk menghasilkandan mengolah aliran muatan partikel. Pada bagian ini kita akan membahas prinsip-prinsip listrik untuk memahami peralatan seperti radiasi sinar-x dan sinar katoda. Keterkaitan antara medan listrik (E) dan medan magnet (B) diungkapkan dengan persamaan Maxwell. Persamaan Maxwell merupakan hukum yang mendasari teori medan elektromagnetik. Contoh dari gelombang elektromagnetik : Gelombang cahaya, gelombang radio. Aplikasi Listrik dan Elektromagnetik pada bidang Kimia disin terdapat pada sib materi selvolta. Sel Volta merupakan salah satu jenis sel elektrokimia. Dalam sel Volta, reaksi redoks spontan digunakan untuk menghasilkan arus listrik. Contohnya adalah baterai dan aki.
64 Bab 9 KONSEP SUHU, KALOR DAN ENERGI UNTUK BIDANG BIOLOGI A. Pengertian Suhu, Kalor dan Energi Suhu Suhu merupakan ukuran atau derajat panas atau dinginnya suatu benda atau sistem. Suhu di definisikan sebagai suatu besaran fisika yang dimiliki bersama antara dua benda atau lebih yang berada dalam kesetimbangan termal (Putra, 2007). Jika panas dialirkan pada suhu benda, maka suhu benda tersebut akan turun jika benda yang bersangkutan kehilangan panas. Akan tetapi hubungan antara satuan panas dengan satuan suhu tidak merupakan suatu konstanta, karena besarnya peningkatan suhu akibat penerimaan panas dalam jumlah tertentu akan dipengaruhi oleh daya tampung panas (heat capacity) yang dimiliki oleh benda penerima tersebut (Lakitan, 2002). Suatu benda yang dalam keadaan panas dikatakan memiliki suhu yang tinggi, dan sebaliknya, suatu benda yang dalam keadaan dingin dikatakan memiliki suhu yang rendah. Perubahan suhu benda, baik menjadi lebih panas atau menjadi lebih dingin biasanya diikuti dengan perubahan bentuk atau wujudnya. Misalnya, perubahan wujud air menjadi es batu atau uap air karena pengaruh panas atau dingin (Buchori, 2001). Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut termometer. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu sebuah benda (Lakitan, 2002). Termometer bekerja dengan memanfaatkan perubahan sifat termometrik suatu benda ketika benda tersebut mengalami perubahan suhu. Perubahan sifat termometrik suatu benda menunjukkan adanya perubahan suhu benda, dan dengan melakukan kalibrasi atau peneraan tertentu terhadap sifat termometrik yang teramati dan terukur, maka nilai suhu benda dapat dinyatakan secara kuantitatif. Tidak semua sifat termometrik benda yang dapat dimanfaatkan dalam pembuatan termometer (Kreith, 1991). Berdasarkan sifat termometrik yang dimiliki suatu benda, jenis-jenis termometer diantaranya termometer zat cair, termometer gas, termometer hambatan, termokopel,
65 pirometer, termometer bimetal, dan sebagainya. Sedangkan berdasarkan hasil tampilan pengukurannya, termometer dibagi menjadi termometer analog dan termometer digital (Kreith, 1991). Ketika mengukur temperatur dengan menggunakan termometer, terdapat beberapa skala yang digunakan, di antaranya adalah skala Celcius, skala Reamur, skala Fahrenheit, dan skala Kelvin. Keempat skala tersebut memiliki perbedaan dalam pengukuran suhunya. Perbandingan keempat jenis skala termometer tersebut, diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Termometer Celsius
66 Dibuat oleh Anders Celcius (1701 – 1744). Ia membuat termometer dengan titik beku air pada skala 0 dan titik didih air pada skala 100. Termometer buatannya dikenal sebagai termometer Celcius dengan satuan suhu dalam derajat Celcius (oC). Jadi, termometer celcius mempunyai titik bawah 0 oC dan titik atasnya 100oC. Termometer Reamur Dibuat oleh Antoine Ferchault de Reamur (1683 – 1757). Termometer rancangannya disebut sebagai termometer Reamur dengan titik acuan bawah 0oR dan titik acuan atas 80oR. Termometer Fahrenheit Dibuat oleh Gabriel Daniel Fahrenheit (1686 – 1736). Ia menetapkan titik beku air pada skala 32o sebagai titik acuan bawah dan titik didih air pada skala 212oC sebagai titik acuan atas. Termometer hasil rancangannya disebut termometer Fahrenheit dengan satuan suhu derajat Fahrenheit ( oF). Termometer Kelvin Dibuat oleh Lord Kelvin (1824 – 1904). Ia merancang termometer yang dikenal sebagai termometer Kelvin. Termometer ini mempunyai titik acuan bawah 273 dan titik acuan atas 373. Skala satuan suhu termometer ini dinyatakan dalam Kelvin (K) tanpa derajat. Berdasarkan penetapan skala beberapa termometer di atas, maka dapat dibuat perbandingan skala termometer Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin yaitu sebagai berikut.
67 Kalor Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit. Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada 3 faktor: 1. massa zat 2. jenis zat (kalor jenis) 3. perubahan suhu Sehingga secara matematis dapat dirumuskan: Q = m.c. ∆t Di mana : Q = kalor yang dibutuhkan (J) m = massa benda (kg) c = kalor jenis (J/kg oC) ∆t = perubahan suhu ( oC)
68 Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis: Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu. Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg). Dalam pembahasan kalor ada dua konsep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat Celsius. H = Q/(t2 – t1) Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat Celsius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter. c = Q/m.( t2 – t1) Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan : Q lepas = Q terima Macam-macam Cara Perpindahan Panas : 1. Radiasi Radiasi adalah perpindahan panas tanpa zat perantara. Contoh paling mudah dariperpindahan panas secara radiasiadalah pancaran sinar matahari. Matahari memancarkan panasnya sehingga sampai ke permukaan bumi melalui ruang
69 hampa. Di ruang hampa tidak ada zat yang dapat dilalui dan juga tidak ada zat yang dapat mengalir. Panas matahari tersebut sampai ke bumi secara langsung atau secara pancaran tanpa melalui zat perantara. 2. Konveksi Konveksi adalah perpindahan panas karena terjadinya perpindahan zat. Peristiwa konveksi atau aliran zat terjadi pada perubahan suhu suatu zat. Contohnya adalah air yang sedang direbus. Zat cair dan gas yang terkena panas maka molekul-molekulnya bertambah besar dan beratnya tetap, sehingga akan bergerak ke atas. Gerakan ke atas ini akan diikuti oleh gerakan zat lain secara terus menerus sehingga terjadi aliran zat karena panas. Dari peristiwa aliran inilah, maka panas dapat merambat secara konveksi. 3. Konduksi Konduksi adalah perpindahan panas melalui benda padat. Benda yang dapat menghantarkan panas dengan baik disebut konduktor. Pada umumnya, konduktor terbuat dari logam. Benda yang sukar menghantarkan panas disebut isolator. Menurut Wikipedia, pada peristiwa konduksi, panas mengalir melalui molekul-molekul zat tanpa memindahkan atau menggerakkan molekul zat itu. Benda padat memiliki kemampuan merambatkan panas secara konduksi yang berbeda-beda. Energi Energi dalam fisika adalah satuan kapasitas untuk melakukan pekerjaan atau usaha. Ada beberapa macam bentuk energi, kinetik, termal, listrik, kimia, nuklir, dan berbagai bentuk energi lainnya. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi dapat diubah bentuknya, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Satuan pengukuran dalam Sistem Satuan Internasional (SI) energi adalah joule, yaitu energi yang dipindahkan ke suatu benda dengan cara memindahkannya sejauh satu meter melawan gaya satu newton. Semua bentuk energi berhubungan dengan gerak, misalnya, setiap benda memiliki energi kinetik jika bergerak. Perangkat yang dikencangkan
70 seperti busur atau pegas, meskipun dalam keadaan diam, memiliki potensi untuk menciptakan gerakan. Jenis-jenis Energi 1. Energi panas Energi panas adalah energi yang berasal dari suatu zat yang molekul dan atomnya bergetar lebih cepat karena kenaikan suhu. Molekul dan atom yang membentuk materi, bergerak sepanjang waktu. Ketika suatu zat memanas, kenaikan suhu membuat partikel-partikel ini bergerak lebih cepat dan menabrak satu sama lain. Contoh energi panas yang ada dalam kehidupan sehari-hari yaitu kehangatan dari matahari, secangkir coklat panas, memanggang kue dalam oven, dan menghangatkan badan dari alat pemanas. 2. Energi kimia Energi kimia adalah jenis energi yang paling banyak digunakan di dunia, karena energi ini sangat penting bagi keberadaan manusia dan alam. Berikut adalah beberapa contoh energi kimia yang digunakan untuk kehidupan manusia, seperti makanan yang kita makan mengandung energi kimia yang tersimpan. 3. Energi listrik Energi listrik adalah jenis energi kinetik yang disebabkan oleh muatan listrik yang bergerak. Besarnya energi tergantung pada kecepatan muatan, semakin cepat muatan tersebut bergerak, semakin banyak energi listrik yang dibawanya. Beberapa contoh energi listrik adalah aki mobil, reaksi kimia menghasilkan elektron yang memiliki energi untuk bergerak dalam arus listrik. 4. Energi cahaya Energi cahaya adalah bentuk radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang, yang dapat dilihat oleh mata manusia. Energi cahaya adalah jenis energi kinetik. Energi cahaya merambat dalam bentuk gelombang. Energi ini sangat cepat nyatanya tidak ada
71 yang bergerak lebih cepat dibandingkan kecepatan cahaya. Kecepatan cahaya bisa melaju secepat 300.000 km per detik. Fungsi Energi Energi adalah kebutuhan utama untuk makhluk hidup dalam melakukan aktivitas. Alam menghasilkan banyak energi yang bisa dimanfaatkan oleh manusia, seperti matahari, laut dan lain-lain. Energi memiliki banyak sekali fungsi untuk berbagai bidang. Mulai dari segi mekanika klasik, beberapa rumusan mekanik telah dikembangkan menggunakan energi. Konsep energi dalam mekanika klasik berguna secara umum untuk fisika modern. Dalam biologi, energi memiliki peran untuk sistem biologis, mulai dari biosfer sampaimakhluk hidup yang paling kecil. Pergerakan energi terjadi di biosfer, lapisan dari bumidi mana terdapat banyak kehidupan. Mulai dari sistem akar sampai ke palung terdalam di samudera. Energi memiliki peran dalam pertumbuhan dan perkembangan sel suatu organisme, termasuk manusia. Penerapan Suhu, Kalor dan Energi Pada Bidang Biologi 1. Penerapan Suhu Pada Bidang Biologi Mekanisme Pengaturan Suhu Tubuh Manusia Manusia memiliki mekanisme pengaturan untuk bisa mempertahankan suhu tubuh tetapoptimal dalam berbagai macam kondisi lingkungan. Suhu tersebut, utamanya dipertahankan pada suhu 37°C apabila diukur secara oral atau melalui mulut. Sistem tubuh manusia bekerja optimal pada suhu 36,50C hingga 37,50C. Sering kali aktivitas dan lingkungan sekitar memaksa tubuh manusia bereaksi untuk menjaga agar suhu tubuhnya tetap optimal. Contohnya pada saat suhu tubuh kita pada dingin. Saat kedinginan, kita akan beradaptasi dengan mengurangi jumlah keringat yang dikeluarkan
72 oleh kulit. Coba Anda perhatikan, otot di bawah kulit akan berkontraksi sehingga kantong rambut tegak. Ini menyebabkan rambut berdiri untuk menangkap panas. Kontraksi otot menimbulkan bintil-bintil kecil di tubuh, kondisi ini biasa kita sebut dengan istilah merinding. Dengan demikian, arteri yang membawa darah ke bawah permukaan kulit akan berkontraksi. Darah tidak mengalir menuju ke dekat permukaan kulit. Hal ini tentunya mencegah darah membuang panas ke lingkungan sehingga suhu tubuh tidak turun. Di sisi yang lain, kalau Anda menggigil, hal itu akan meningkatkan produksi panas. Dengan demikian, lebih sedikit panas yang hilang ke lingkungan melalui konveksi. Mekanisme Pengaturan Suhu Tubuh Pada Hewan Pasti kita berpikir-pikir kapan biasanya anjing menjulurkan lidahnya? Mengapa anjing melakukan hal itu? Pengaturan suhu tubuh hewan, semua jenis hewan memperoleh panas dari lingkungan dan melepaskannya kembali ke lingkungan, di samping mereka sendiri dapat menghasilkan panas sendiri dari dalam tubuhnya sebagai akibat aktivitas metabolismenya. Panas dari kedua asal dan peristiwa ini (dari luar dan dari dalam tubuh hewan tersebut) pada dasarnya merupakan sumber kemampuan untuk mengatur suhu tubuhnya, yang selanjutnya akan berakibat kepada perilaku metabolisme, perilaku gerak dan kelangsungan hewan tersebut. Berdasarkan karakteristik temperatur tubuh yang dihasilkan hewan dan dipengaruhi tidaknya suhu tubuh hewan oleh lingkungan, dikenal empat istilah mekanisme pengaturan suhu tubuh pada hewan sebagai berikut: Ecthothermic, hewan-hewan yang menyediakan suhu tubuhnya dari luar. Enhothermic, hewan-hewan yang menyediakan panas tubuh dari dalam tubuhnyasendiri. Homeothermic, hewan-hewan yang suhu tubuhnya konstan (relatif tetap).
73 Poikilothermic, hewan-hewan yang suhu tubuhnya fluktuatif mengikuti suhu tubuhnyadan fluktuatif mengikuti suhu lingkungannya. Mekanisme Pengaturan Suhu Tubuh pada Tumbuhan Tumbuhan merupakan makhluk hidup yang tidak bergerak secara aktif melainkan gerakannya bersifat pasif. Tumbuhan memang tidak memiliki alat gerak seperti kaki dan tangan yang terdapat pada hewan dan manusia, tetapi organ-organ mereka sangatlah kompleks untuk dipelajari. Di setiap tumbuhan tersebut pasti ada jaringan pengangkutan terpenting yang terdiri dari xilem dan floem. Kedua jaringan tersebut berperan sangat pentingbagi proses kehidupan sebuah tanaman dan berperan untuk mengambil air dari dalam tanah dan kemudian menyebarkannya ke seluruh bagian tanaman agar semua organ tanaman dapat berkembang secara maksimal. Proses ini yang dinamakan dengan transportasi pada tumbuhan. 2. Penerapan Kalor pada Bidang Biologi Jika tubuh tidak melepaskan panas, maka suhu tubuh akan meningkat 1 0C setiap jamnya. Panas tubuh dihasilkan dari metabolisme sel. Mengubah energi kimia dari makanan yang dicerna ke bentuk energi lain, terutama energi panas. Karena proses metabolisme tersebut berlangsung secara terus menerus, walaupun tidak konstan, tubuh harus melepaskan energi panas pada kecepatan tertentu agar tidak terjadi penumpukan panas yang menyebabkanpeningkatan suhu, secara keseluruhan panas yang didapat dari metabolisme dan sumber- sumber lain harus setara dengan panas yang dilepas oleh permukaan tubuh. Tubuh merupakan mesin biologis yang sangat lengkap, untuk menjaga suhu tubuh pencipta menempatkan Hipotalamus yang berfungsi sebagai termostat tubuh. Hipotalamus memonitor suhu tubuh melalui darah yang dipompa ke otak. Informasi lain didapatkan dari reseptor temperatur pada kulit. Terdapat berbagai cara untuk meningkatkan suhu tubuh sesuai kebutuhan yaitu :
74 • Stimulasi metabolisme, meningkatkan produksi panas. • Vasokontriksi (penyempitan) pembuluh darah pada kulit, mengurangi pelepasanpanas melalui kulit. • Menggigil pada kontraksi otot rangka untuk memproduksi energi panas. Sebaliknya pelepasan panas dapat terjadi melalui cara-cara berikut : • Konveksi (juga kadang radiasi dan konduksi) panas terutama permukaan kulit yangterbuka dan tidak terinsulasi. • Vasodilatasi (Pelebaran) pembuluh darah pada kulit meningkatkan pelepasan panaspada kulit. • Peningkatan pengeluaran keringat dari kulit. • Penghebusan udara panas dari paru-paru. • Pembuangan panas melalui fases dan urin. 3. Penerapan Energi pada Bidang Biologi Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya. Energi bermanfaat pada saat terjadinya perubahan bentuk. Perubahanbentuk energi tersebut disebut dengan transformasi energi. Makanan merupakan sumber energi bagi tubuh manusia. Fungsinya untuk berolahraga, belajar, dan melakukan aktivitas lainnya. Anda membutuhkan makanan sebagai sumber energi. Makanan diperlukan olehtubuh sebagai sumber energi. Dengan asupan makanan yang baik dan cukup, Anda dapat melakukan berbagai aktivitas sehari-hari. Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, protein, dan lemak.
75 Rangkuman Suhu adalah ukuran derajat panas atau dingin suatu benda. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut termometer. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Suhu juga disebut temperatur, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celcius, Fahrenheit, dan Reamur (Kreith, 1991). Kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Satuan SI untuk panas adalah juole. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atomatom atau molekul penyusunnya. Energi dalam ini berbanding lurus terhadap suhu benda. Energi adalah kebutuhan utama untuk makhluk hidup dalam melakukan aktivitas. Alam menghasilkan banyak energi yang bisa dimanfaatkan oleh manusia, seperti matahari, laut dan lain-lain.
76 Bab 10 KONSEP SUHU, KALOR DAN ENERGI UNTUK BIDANG KIMIA A. Penerapan Suhu, Kalor dan Energi Pada Bidang Kimia Pada Termodinamika Panas adalah suatu bentuk energi yang dipindahkan dari suatu benda ke benda lainnya yang bertemperatur rendah dengan perubahan perbedaan temperatur. Misalnya sebuah sketsa pada gambar berikut. Ketika benda A memiliki temperatur yang lebih rendah dikontakkan dengan benda B yang memiliki temperatur tinggi, maka akan timbul pengaliran panas dari benda B ke benda A sampai keduanya mencapai temperatur yang sama. Dan saat temperatur benda A sama dengan benda B, maka tidak akan terjadi lagi perpindahan panas dan dikatakan keduanya dalam kondisi “thermal equiblibrium” (kesetimbangan panas). Panas hanya terlihat selama proses itu saja dan merupakan energi yang tidak kekal, karena energi panas mengalir dari benda B ke benda A. Pada hakekatnya akan terjadi penurunan energi di B dan kenaikan di A. Energi yang demikian merupakan fungsi dari temperatur dan tidak boleh salah pengertian dengan panas. Perlu dicatat bahwa panas tidak dapat diisikan kedalam suatu benda. Perjanjian tanda yang digunakan untuk panas adalah positif bila energi panas mengalir ke dalam sistem lingkungan. Sebaliknya, energi panas yangmengalir dari sistem ke lingkungan dinyatakan dengan tanda negatif. Dalam termodinamika yang berhubungan dengan mesinmesin motor yang berkerja, hal ini diperlukan untuk menghitung temperatur dari suatu titik dimana gas
77 diperkirakan tidak mempunyai energi. Pada titik ini tidak ada pergerakkan relatif antara molekul-molekul dan gas tidak terjadi perubahan volume. Temperatur yang terjadi dinamakan temperatur absolut (mutlak) dan diperkirakan besarnya 2730 C dan 4600 F. Temperatur mutlak pada skala Celcius dihubungkan dengan 0 K (derajat Kelvin) dan skala Fahrenheit dihubungkan dengan derajat Rankinne (0 R). Temperature normal (nisbi) ditulis dengan t dan temperatur mutlak dengan T. Dengan demikian hubungan antara skala Celcius dengan skala Kelvin dan skala Fahrenheit dengan skala Rankine dapat ditulis dalam bentuk persamaan: T = 273 + t 0 C T = 460 + t 0 F Berhubung satuan yang dipakai adalah sistem SI, maka satuan temperatur nisbi dalam derajat Celcius dan Satuan 12 temperatur mutlak dalam derajat Kelvin. Sementara itu satuan temperatur dalam derajat Fahrenheit dan Rankine digunakan dalam satuan British atau satuan sistem FPS (Feet – Pound – Second System ). Pada Mesin Retort Mesin retort merupakan mesin yang digunakan untuk proses sterilisasi produk makanansehingga produk makanan dapat bertahan dalam jangka waktu yang lama tanpa perlu ditambahkan bahan pengawet. Mesin retort bekerja dengan cara memanaskan produk hingga mencapai suhu yang tinggi dalam jangka waktu tertentu. Setelah itu produk akan langsung didinginkan dengan cara menyemprotkan air hingga produk mencapai suhu yang tertentu. Mesin retort banyak ditemui di industri pengolahan makanan seperti salah satu contohnya pada industri pengalengan ikan sarden. Mesin retort sendiri merupakan mesin yang digunakan untuk sterilisasi dan pendinginan produk olahan makanan dimana diperlukan perhitungan yang tepat agar suhu dari produk olahan makanan dapat mencapai suhu yang sudah distandarkan sehingga mutu produk tetap terjaga. Penerapan Energi pada Kimiaa)Baterai Baterai adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Tegangan pada sebuah baterai terjadi karena proses elektrokimia.
78 Baterai termasuk elemen primer karena hanya digunakan satu kali dan tidak dapat dipakai lagi setelah habis. Baterai dapat digunakan pada beberapa peralatan elektronik antara lain senter, radio, remote control, jam tangan, dan lain sebagainya. Fotosintesis Tanaman hijau mengubah energi matahari menjadi energi kimia (kebanyakan oksigen) melalui proses yang dikenal sebagai fotosintesis. Proses fotosintesis mengubah Karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen. Oksigen yang sangat kita butuhkan adalah saat melakukan pernafasan atau respirasi. Proses pernapasan merupakan reaksi kimia yangmenghasilkan panas. Reaksi fotosintesis: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 Kegiatan fotosintesis terjadi disiang hari karena memerlukan bantuan sinar matahari. Akumulator Akumulator banyak digunakan pada kendaraan bermotor yang berfungsi untuk penyalaan awal maupun sebagai sumber arus listrik selama kendaraan bermotor digunakan. Akumulator dapat menghasilkan arus listrik yang cukup besar dan dapat diisi ulang dengan rangkaian pengisian ulang pada kendaraan. Akumulator sebagai sumber energi kimia termasuk elemen sekunder karena dapat digunakan berkali-kali dengan mengisi muatannya, apabila telah habis energinya setelah dipakai. Makanan Energi kimia disimpan dalam tubuh dalam bentuk karbohidrat, lemak, dan protein. Zat- zat gizi ini harus diubah dalam bentuk lain sebelum dapat digunakan dalam proses proses biologi yang memerlukan energi. Setelah diuraikan menjadi gula, asam
79 lemak, dan gliserol, serta asam amino, terjadilah reaksi penguraian lebih lanjut. Tubuh kita membentuk energi untuk pemeliharaan, aktivitas, dan pertumbuhan. Energi yang kita miliki berasal dari makanan, karena di dalam makanan tersimpan energi kimia. Bahan bakar Bahan bakar adalah bahan yang dapat menghasilkan energi yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik, memasak, menjalankan berbagai mesin, dan berbagai keperluan lainnya. Beberapa jenis bahan bakar mengandung zat kimia tertentu. Jadi, bahan bakar merupakan salah satu sumber energi kimia. Bahan bakar ada yang berbentuk padat, cair, dan gas. Misalnya batu bara, gas alam, dan minyak bumi yang diolah menjadi bensin, solar, minyak tanah, dan lain sebagainya. Rangkuman Suhu adalah ukuran derajat panas atau dingin suatu benda. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut termometer. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Suhu juga disebut temperatur, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celcius, Fahrenheit, dan Reamur (Kreith, 1991). Kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Satuan SI untuk panas adalah juole. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atomatom atau molekul penyusunnya. Energi dalam ini berbanding lurus terhadap suhu benda. Energi adalah kebutuhan utama untuk makhluk hidup dalam melakukan aktivitas. Alam menghasilkan banyak energi yang bisa dimanfaatkan oleh manusia, seperti matahari, laut dan lain-lain.
80 Bab 11 KONSEP TERMODINAMIKA UNTUK BIDANG BIOLOGI DAN KIMIA A. Termodinamika Ackerman (1988 : 482) menyatakan bahwa termodinamika merupakan salah satu bidang utama fisika. Konsep-konsep tentang energi dan perubahan- perubahan bentuknya menjadi pusat perhatian termodinamika. Para fisikawan dan kimiawan menganggap pendekatan ini paling mendasar dan paling penting. Oleh karena itu, pernerapan termodinamika dalam sistem-sistem biologi merupakan inti biofisika. Termodinamika dapat diterapkan dalam berbagai aspek sistem kehidupan. Penerapan itu mencakup perilaku sistem-sistem enzim, transpor molekul melawan gradien kimia dan listrik serta dasar molekuler fungsi membran. Bagian-bagian termodinamika yang paling banyak penerapannya dalam biologi ditekankan terutama pada konsep-konsep tentang energi, entropi, dan energi bebas Gibbs. Hukum-Hukum Termodinamika Ada 4 (empat) hukum termodinamika. Hukum termodinamika yang dimaksud adalah Hukum ke-nol termodinamika, Hukum pertama termodinamika, Hukum ke-dua termodinamika, Hukum ke-tiga termodinamika. Hukum Ke-nol Hukum ke 0 termodinamika berbunyi : ”Jika 2 buah benda berada dalam kondisi kesetimbangan termal dengan benda yang ke 3, maka ketiga benda tersebut berada dalam kesetimbangan termal satu dengan lainnya” Hukum ke-nol termodinamika,untuk penerapan contohnya yaitu membahas tentang dua buah substansi dengan dua keadaan yang berbeda( substansi l dengan keadaan l dan substansi ll dengan keadaan ll). Kedua substansi tersebut mencapai tiitk equilibrium/ titik kesetimbangan apabila kedua substansi tersebut dihubungkan dengan substansi yang lain (gambar 4.3).Hukum ini dicetuskan oleh R.H. Flowler
81 Substans III Substans Substansi I II Termodinamika adalah kajian tentang pertukaran kalor antarbenda dan pengubahan kalor menjadi atau dari energi bentuk lain. Energi didefinisikan sebagai kemampuan melakukan kerja mekanis, W. Selanjutnya, kerja mekanis didefinisikan sebagai perkalian antara gaya F yang diberikan dan jarak s yang menggerakkannya searah dengan gaya (Ackerman, 1988:483). Hukum Pertama Termodinamika Hukum I termodinamika menyatakan bahwa "Jumlah kalor pada suatu sistem adalah sama dengan perubahan energi di dalam sistem tersebut ditambah dengan usaha yang dilakukan oleh sistem." Energi mekanis dapat berbentuk dua macam yang umum, energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial mencakup energi elastik dan energi gravitasi. Bunyi atau energi akustik adalah campuran energi potensial dan kinetik. Pada sistem tanpa gesekan, energi mekanis selalu kekal. Karena gesekan terjadi dalam semua sistem Substans II Substansi I Panas
82 21 C 27 C 24 C 24 C makroskopik nyata, energi mekanis hilang sebagai kalor. Sumber energi mekanis diketahui, jadi pada suatu sistem nyata energi mekanis dapat dibangkitkan atau diepaskan. Nama lain untuk hukum dasar ini adalah hukum pertama termodinamika. Dengan lambang dapat ditulis : dE = δQ - δW dengan E adalah energi dalam, Q adalah kalor yang dimasukkan ke dalam sistem, dan W adalah kerja atau usaha yang dilakukan oleh sistem. Hukum ini melukiskan bahwa perubahan suatu keadaan dari keadaan pertama menjadi keadaan kedua diperlukan panas dan akibat panas ini timbullah suatu kerja. Hukum pertama ini tidak saja dipakai dalam pembahasan panas contoh dalam kehidupan sehari-hari yaitu, seperti misalnya keadaan l = si sakit, keadaan ll= sembuh , panas yang diberikan = obat- obatann/ vitamin (energi). Hukum pertama dicetuskan oleh Joule Thompson. Timbul kerja (Keadaan I) Sakit Keadaanll Keadaan ll Keadaan l
83 dari Hukum kekekalan energi: Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihancurkan/dihilangkan. Tetapi dapat ditransfer dengan berbagai cara. Kaidah kedua termodinamika entropi total sebuah sistem harus meningkat bila proses ingin berlangsung spontan. Entropi adalah derajat ketidakteraturan atau keteracakan sistem. Entropi akan mencapai taraf maksimal di dalam sistem seiring sistem mendekati keadaan seimbang yang sejati. Dalam kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas (ΔG) pada sebuah sistem yang bereaksi, dengan perubahan entropi (ΔS), diungkapkandalam persamaan: ΔG = ΔH – TΔS Keterangan: ΔH adalah perubahan entalpi (panas) dan T adalah suhu absolut. Hukum kedua Termodinamika Hukum II Termodinamika berbunyi “ panas mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu lebih rendah, dan panas tidak dapat mengalir secara spontan dari benda bersuhu rendah menuju benda yang bersuhu lebih tinggi”. Hukum kedua termodinamika berkaitan dengan arah waktu. Dalam mekanika, listrik dan magnetisme, tidak ada pembedaan arah waktu positif dan negatif. Hukum kedua termodinamika menyatakan dengan tegas bahwa arah waktu positif adalah arah aliran kalor dari benda panas ke benda dingin dalam suatu sistem terisolasi. Apabila sejumlah kalor δQ meninggalkan benda yang bersuhu T1 dan mengalir ke benda lebih dingin yang bersuhu T2, perubahan neto entropi untuk sistem yang terdiri atas kedua benda itu, dS = δQ/T2 – Q/T1
84 Hukum kedua termodinamika menyatakan “bahwa dalam suatu sistem yang terisolasi entropinya akan maksimum pada keadaan seimbang”. Hukum kedua ini dicetuskan oleh Carnot. Hukum kedua termodinamika menyinggungbahwa input tidak sama dengan output, input 100%, output tidak mungkin 100%. Untuk mendapat gambaran jelas akan hukum ini, dapat diambil contoh dalam kehidupan sehari- hari. Misalnya: Seseorang makan makanan = 70% diserap dan 30% keluar berupa Dalam keadaan normal diolah dalam tubuh kotoran Hukum II termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. Hukum keseimbangan / kenaikan entropi: Panas tidak bisa mengalir dari material yang dingin ke yang lebih panas secara spontan. Entropi adalah tingkat keacakan energi. Jika satu ujung material panas, dan ujung satunya dingin, dikatakan tidak acak, karena ada konsentrasi energi. Dikatakan entropinya rendah. Setelah rata menjadi hangat, dikatakan entropinya naik. Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuhnya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Hukum Ketiga Termodinamika
85 Hukum ke 3 ini menyatakan “bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropisistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol”. Hukum ketiga berkaitan dengan apa yang terjadi terhadap entropi jika suhu mutlaknya mendekati nol. Jika kalor jenis suatu zat pada volume konstan(cv) tetap lebih besar daripada nol, jika suhu mutlaknya mendekati nol, maka perubahan entropinya akan mendekati minus tak berhingga jika benda didinginkan menuju nol mutlak. Hukum ketiga menyatakan bahwa hal ini tidak benar-benar perubahan entropinya tetap berhingga. Dengan kata lain, hukum ketiga menyatakan bahwa cv setiap zat mendekati nol paling sedikit secepat suhunya di dekat nol mutlak. Hukum ke- tiga Termodinamika, Hukum ini membahas tentang kaitan antara gerakan molekul dengan penurunan temperatur benda tersebut. Suatu benda apabila suhu/ temperatur diturunkan secara bertahap sampai temperatur absolut, maka gerakan molekul berangsur- angsur akan melemah sampai berhenti. Hukum ini dicetuskan oleh Nernzt. Contoh kongret: Suhu air diturunkan sampai 0 , air akan membeku, kuman yang berada di dalam air gerakanya akan terhenti (bukan mati). Apabila suhu air dinaikkan maka air yang membeku tadi akan mencair kembali dan kuman yang berada didalam air akan bergerak kembali. B. Konsep Termodinamika dalam Bidang Biologi Hukum termodinamika 1 Hukum termodinamika menjelaskan tentang transfer energi. Hukum pertama menyatakan “bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, akan tetapi hanya dapat berubah bentuk”. Energi potensial yang terkandung dalam glukosa tidak dapat dihancurkan oleh sel melainkan berubah bentuk menjadi energi kinetik untuk pertumbuhan sel itu sendiri. Hal ini berarti bahwa jumlah energi di dalam sel bahkan di
86 panas H2O CO2 alam raya senantiasa stabil. Energi dapat direstribusikan dalam sel atau antara sel dengan lingkungannya. Sebagai contoh, kimia (potensi) energi dalam makanan akan dikonversi gambar 1.1 ke energi kinetik dari gerakan cheetah pada gambar 1.2. Gambar 1.1 Gambar 1.2 Hukum Termodinamika 2 Hukum termodinamika kedua menyatakan bahwa semua reaksi transformasi energi yang terjadi akan mengalami peristiwa kehilangan sebagian energinya dalam bentuk panas. Hal ini dapat dibuktikan saat kita berolahraga, gerakan otot secara terus menerus akan meningkatkan suhu tubuh. Setiap perpindahan energi atau transformasi meningkatkan gangguan (entropi) dari alam semesta. Misalnya, entropi ditambahkan cheetah ke lingkungan dalam bentuk panas dan molekul kecil yang merupakan hasil samping metabolisme pada gambar 1.2. Termodinamika dalam sistem biologi dapat disebut dengan bioenergenetika ilmu pengetahuan mengenai perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia yang bersangkut paut dengan kehidupan, diantaranya : • Memperoleh energi. • Penangkapan energi. • Pemanfaatan energi. • Perubahan selama metabolisme.
87 Reaksi ini diikuti oleh pelepasan energi selama sistem reksi bergerak dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yanng lebih rendah. Sebagian besar energi dilepaskan dalam bentuk panas. Pada sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panas untuk melangsungkan kerjanya dan dapat diubah menjadi energi mekanik atau energi listrik. Sedangkan pada sistem biologik bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan. Siklus termodinamika dalam sistem biologi salah satunya yaitu siklus kreb pada metabolisme tubuh, metabolisme di dalam sel yang meliputi anabolisme dan katabolisme. Pada sistem biologis melibatkan reaksi yang memerlukan energi (reaksi endergonik/energi masuk) maupun reaksi yang menghasilkan energi (reaksi eksergonik/energy keluar). Segala proses reaksi kimia yang terjadi tersebut dinamakan dengan metabolisme. Metabolisme meliputi proses sintesis (anabolisme) berupa reaksireaksi endergonik dan proses penguraian (katabolisme) berupa reaksi-reaksi eksergonik senyawa atau komponen dalam sel hidup. Anabolisme dibedakan dengan katabolisme dalam beberapa hal : 1. Anabolisme merupakan proses sintesis molekul kimia kecil menjadi molekul kimia yang lebih besar, sedangkan katabolisme merupakan proses penguraian molekul besarmenjadi molekul kecil. 2. Anabolisme merupakan proses membutuhkan energi, sedangkan katabolisme melepaskan energi. 3. Anabolisme merupakan reaksi reduksi, katabolisme merupakan reaksi oksidasi. 4. Hasil akhir anabolisme adalah senyawa pemula untuk proses katabolisme Sel membutuhkan masukan energi dari sumber luar. Energi memasuki sebagian ekosistem dalam bentuk cahaya matahari yang merupakan sumber energi bagi tumbuhan dan organisme fotosintetik lainnya. Sel memperoleh energi kimiawi yang tersimpan dalam molekul organik untuk energi berbagai aktivitas seluler. Fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan memberikan suplai makanan bagi hampir seluruh kehidupan di dunia secara langsung maupun tidak langsung. Tumbuhan menggunakan energi matahari untuk mensintesis molekul organik dari CO2 dan H2O .
88 6CO2 + 6H20 C6H1206 +6O2 Fotosintesis merupakan mekanisme oleh alam untuk mentransformasi energi cahaya menjadi energi kimia. Alairan energi biologi dalam suatu organisme mencakup pelepasan dan penggunaan energi kimia. Energi dari proses oksidasi makanan terlebih dahulu diubah menjadi senyawa kimia berenergi tinggi yaitu Adenosine Tri Phosphate (ATP). ATP yang terbentuk kemudian diangkut ke setiap bagian sel yang memerlukan energi. Pada saat sel membutuhkan energi, ATP dapat segera dipecah melalui reaksi hidrolisis (reaksi dengan air) dan terbentuk energi yang sifatnya mobil sehingga dapat diangkut dan digunakan oleh seluruh bagian sel tersebut. ATP akan dipecah melalui Adenosine Diposphate (ADP) dan Phosphate inorganic (Pi), agar dapat melepaskan sejumlah energi. Peranan ATP sebagai sumber energi untuk proses fosforilasi yang dirangkaikan dengan pro es reaksi biologis yang membutuhkan energi untuk hidrolisis menjadi ADP dan Pisekaligus melepaskan energi yang dibutuhkan oleh proses biologi tersebut. Demikian seterusnya sehingga terjadi suatu daur ulang ATP-ADP secara terus menerus pada gambar 1.3. Gambar 1.3 daur ulang ATP-ADP Selain itu, terjadi perubahan energi di dalam mitokondria yang biasa disebut dengan SiklusKrebs (termodinamika dalam biologi) pada gambar 1.4.
89 Gambar Siklus Kreb Hukum Termodinamika 3 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 Termodinamika Tak Balik Jika setiap sistem biologis nyata diselidiki lebih cermat, akan tampak jelas bahwa itu adalah suatu sistem yang tidak seimbang. Berbagai jenis karbohidrat, protein dan lipid semuanya keberadaannya bersama molekul oksigen, sedangkan keseimbangan mencakup pengubahannya menjadi karbon dioksida dan air. Muatan-muatan listrik terpisah di kedua belah sisi membran dan perbedaan konsentrasi terjadi di kedua belah sisi membran sel-sel hidup. Semua ini adalah keadaan-keadaan tidak seimbang. Hewan hidup secara terus- menerus menampilkan badan dan posisinya dalam ketidak seimbangan mekanis. Pada tumbuhan, ketidak seimbangan tampak pada penyimpanan energi sinar matahari dalam bentuk gula. Jadi, sistem kehidupan akan sesuai jika dikaji dengan menggunakan termodinamika ketidak seimbangan. Karena pada umumnya, perubahan dari keadaan tidak seimbang menjadi seimbang itu tak balik, cabang kajian ini sering di sebut termodinamika takbalik.
90 Untuk memperkenalkan termodinamika tak balik, akan lebih mudah mengungkapkan kembali hukum ke dua dalam bentuk lain. Salah satu perumusannya menyatakan bahwa tidak mungkin dihasilkan kerja mekanis dari suatu sumber kalor tunggal dengan mendinginkannya sampai dibawah suhu benda-benda sekelilingnya. Dengan kata lain, setiap proses melingkar yang kembali ke keadaan awalnya, dapat di ungkapkan secara simbolis dengan dengan indeks 1 menunjukkan bahwa hanya ada satu tandon kalor. (suatu syarat yang cukup, tetapi tidak perlu, adalah bahwa daur itu isotermal). Pertidaksamaan di atas hanya berlaku jika prosesnya dapat balik. Dua contoh berikut memberikan gambaran sistem fisis ideal yang prosesnya tak balik, merupakan penerapan dasar pertidaksamaan diatas. Contoh pertama meninjau suatu proses melingkar terdiri atas tiga bagian, seperti ditunjukkanoleh gambar 1. Cabang pertama, dari titik 1 ke titik 2 adalah suatu proses adiabatik tak balik (suatu proses adiabatik adalah proses yang terjadi tanpa peralihan energi kalor). Untuk menghitung perubahan entropinya, daur itu disempurnakan dengan suatu proses adiabatik dapat balik dari titik 2 ke titik 3 dan kemudian proses isotermal kembali ke titik 1. Untuk kedua langkah terakhir ini berlaku T3 = T1 dan S3 = S2 Seperti tampak pada gambar 1. Ini adalah suatu daur lengkap, dan karena dE adalah diferensial eksak, berlaku
91 Perubahan adiabatik tak balik. Sistem bergerak dari titik 1 ke titik 2 dalam bidang suhu (T) dan entropi (S) sepanjang lintasan adiabatiktak balik. Daur itu dilengkapikan oleh dua langkah dapat balik: mula-mula langkah adiabatik dari titik 2 ke titik 3, dan kemudian langkah isotermal kembali ke titik 1. Jadi untuk daur ini, hukum pertama termodinamika dapat ditulis Seperti diungkapkan oleh persamaan pertama, hukum kedua dapat diterapkan pada daur ini karena satu-satunya tandon kalor yang terlibat adalah dari 3 ke 1. Maka Karena itu Tetapi δQ tidak ada, kecuali untuk langkah dari 3 ke 1, suatu langkah dapat balik, maka Jadi, entropi itu meningkat pada proses adiabatik tak balik. Untuk proses isotermal tak balik, kita dapat kembali ke titik awal melalui proses isotermal dapat baliknya saja, seperti ditunjukkan oleh Gambar 2. Dan persamaan (1)
92 sampai (5) tetap berlaku. Sebutlah titik yang dicapai oleh proses tak balik itu dengan 2 maka dapat ditulis Daur isotermal tak balik. Mula – mula sistem bergerak sepanjang lintasan isotermal tak balik dari titik 1 ke titik 2 dalam bidang entropi (S) dan kemudian kembali sepanjang lintasan isotermal dapat balik. Pertidak samaan yang terakhir ini dapat ditulis Jadi, sebagai pengganti definisi dS untuk sistem dapat balik terdahulu, telah ditunjukkan oleh persamaan – persamaan (5) dan (6) bahwa baik untuk sistem adiabatik maupun sistem isotermal. Pada umumnya, pendekatan yang ditempuh untuk mencari perubahanperubahan entropi dalam proses tak balik adalah mnghitung perubahan entropi dengan menyertakan proses dapat balik yang hasil akhirnya mengembalikan sistem ke titik awalnya. Untuk setiap proses tak balik persamaan (7) selalu berlaku. Oleh sebab itu, cara yang mudah adalah dengan memecah dS menjadi dua bagian,
93 yang pertama dSe (menyatakan pertukaran kalor dengan lingkungan) dan dSi (menyatakan entropi yang dihsilkan dari dalam sistem). Dalam bentuk persamaan pernyataan ini menjadi dS = dSe + dSi dSe = (8) Untuk proses adiabatik, dSe = 0 karena itu dS = dSi = 0 Termodinamika Tak Balik Dalam Biologi Proses termodinamik yang berlangsung secara alami seluruhnya disebut proses ireversibel (irreversibel process). Proses tersebut berlangsung secara spontan pada satu arah tetapi tidak pada arah sebaliknya. Proses yang tidak dapat dibalik arahnya dinamakan proses irreversibel. Contohnya kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Penggunaan termodinamika tak balik dalam biologi dapat ditinjau dari proses metabolisme tubuh. Termodinamika tak balik ini banyak didasarkan pada hukum termodinamika II namun juga masih berhubungan atau bergantung juga pada hukum termodinamika yang lain. Proses metabolisme dalam tubuh manusia dapat disimulasikan sebagai proses adiabatik tak balik, sehingga terdapat perubahan entropi pada setiap aktifitas yang dilakukan. Sama halnya dengan entropi yang terjadi pada sistem, dalam tubuh manusia juga terdapat entropi sistem dan entropi lingkungan yang ada di luar tubuh. Karena pada tubuh manusia terjadi proses adiabatik tak balik sehingga entropi yang terdapat di lingkungan bernilai nol, sebab yang ditinjau adalah proses yang terjadi dalam tubuh.
94 Rangkuman Termodinamika dapat diterapkan dalam berbagai aspek sistem kehidupan. Penerapan itu mencakup perilaku sistem-sistem enzim, transpor molekul melawan gradien kimia dan listrik serta dasar molekuler fungsi membran. Bagian-bagian termodinamika yang paling banyak penerapannya dalam biologi ditekankan terutama pada konsep-konsep tentang energi, entropi, dan energi bebas Gibbs. Penggunaan termodinamika tak balik dalam biologi dapat ditinjau dari proses metabolisme tubuh. Termodinamika tak balik ini banyak didasarkan pada hukum termodinamika II namun juga masih berhubungan atau bergantung juga pada hukum termodinamika yang lain.
95 Bab 11 KONSEP TERMODINAMIKA – ENTROPI UNTUK BIDANG KIMIA A. Pengertian Entropi Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Besarnya entropi suatu sistem yang mengalami proses reversibel sama dengan kalor yang diserapsistem dan lingkungannya dibagi suhu mutlak sistem tersebut (T). Entropi adalah fungsi keadaan, nilainya pada suatu keadaan setimbang dapat dinyatakan dalam variabel-variabel yang menentukan keadaan sistem. Asas kenaikan entropi dapat dinyatakan bahwa entropi selalu naik pada tiap proses ireversibel. Karena itu dapat dikatakan bahwa entropi dari suatu sistem terisolasi sempurna selalu naik tiap proses ireversibel. Dalam proses adiabatik, d’Q = 0, dan dalam proses adaibatik ireversibel d’Qr = 0. Oleh karena itu dalam proses adibatik reversibel, ds = 0 atau ini berarti bahwa entropi S tetap. Proses demikian ini disebut pula sebagai proses insentropik. Jadi: d’Qr = 0 dan dS = 0 Dalam proses isotermal reversibel, suhu T tetap,sehingga perubahan entropi. Untuk melaksanakan proses semacam ini maka sistem dihubungkan dengan sebuah reservoir yang suhunya berbeda. Jika arus panas mengalir masuk kedalam sistem, maka Qr positif dan entropi sistem naik. Jika arus panas keluar dari sistem Qr negatif dan entropi sistem turun. Contoh proses isotermal reversibel ialah perubahan fase pada tekanan tetap. Arus panas yang masuk kedalam sistem per satuan massa atau per mol sama dengan panas transformasi 1, sehingga perubahan entropi jenisnya. Jika dalam suatu proses terdapat arus panas antara sistem dengan lingkungannya secara reversibel, maka pada