ENTROPI – 2ND TERMODINAMIKA

Hukum Termodinamika I menyatakan bahwa energi itu kekal, tidak dapat diciptakan tidak juga bisa dimusnahkan. Energi hanya berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Jika anda tidak mendapatkan mata kuliah Termodinamika (seperti mahasiswa jurusan Teknik Mesin); di sekolah menengah, hukum kekekalan energi ini telah diajarkan dalam mata pelajaran Fisika. Sebagai contoh, energi tersimpan dalam bahan bakar berupa energi kimia (dalam ikatan hidrokarbon); saat dibakar dalam mesin kendaraan menjadi energi panas; kemudian ditransfer menjadi energi mekanis ke putaran roda; terakhir karena bergerak ia telah menjadi energi kinetik. Ketika akhirnya kendaraan berhenti kemana perginya energi itu? Setelah bensin habis, menjadi bentuk apa energi tadi? Kalau energi itu kekal mengapa harus bersusah payah menghemat energi? Kalau benar energi itu kekal, mengapa ada krisis energi?

Sejak di pertama diperkenalkan, hukum kekekalan energi sudah mendapat tantangan dari kalangan ulama (gereja). Hukum Termodinamika I memang berkembang di abad pertengahan, bersamaan dengan jaman pencerahan dan masih kuatnya peran gereja. Ketidaksetujuan kalangan gereja itu bersandar bahwa kalau memang enegi itu kekal, berarti menolak terjadinya hari kiamat. Barangkali ini dikarenakan pada saat itu kiamat hanya dikaitkan dengan habisnya energi matahari untuk menopang alam semesta, sehingga planet-planet termasuk bumi akan berguguran dan terjadilah kiamat.

Belum ada ide lain tentang bagaimana terjadinya hari kiamat sebagaimana telah berkembang saat ini. Baik ilmuan maupun agamawan sepakat, sebagai konsekuensi dari kesatuan alam semesta, energi haruslah kekal. Pada saat yang sama mereka juga sadar, hukum kekekalan energi ini perlu penjelasan dengan hukum lain. Karena pada kenyataannya manusia belum pernah bisa membuat sistem atau mesin dengan efisiensi 100%. Selalu saja ada “energy losses“, istilah teknik yang sebenarnya salah (karena bertentangan dengan istilah “kekekalan energi“) tapi terlanjur dipakai di buku manapun yang membahas energi dan efisiensi.

Kemudian lahirlah Hukum Termodinamika II tentang Entropi, yang melengkapi hukum pertama. Misalkan begini, sebongkah batu di ketinggian memiliki energi potensial, kemudian dijatuhkan sehingga energi potensialnya berubah menjadi energi kecepatan, kemudian batu jatuh dipermukaan air, menimbulkan gelombang (energi kinetik), dan perlahan-lahan gelombang itu hilang dan akhirnya permukaan air menjadi tenang. Kemana perginya energi tadi? Energi tersebut kini dimiliki oleh air (berupa energi potensial, karena elevasinya berubah setelah batu masuk ke dalam air), juga oleh udara, karena selama jatuh batu bergesekan dan memanaskan udara di sekeliling batu, dan juga oleh gesekan antara gelombang dan udara. Udara yang terpanaskan oleh gesekan menimbulkan pergerakan udara, dan bergabung dengan pergerakan udara lainnya yang lebih besar. Kalau anda pernah mendengar ungkapan “kepak sayap kupu-kupu di kebun belakang rumah ikut bertanggung jawab atas terjadinya topan badai di negara tetangga“, itu ada kemungkinan benarnya menurut Hukum Termodinamika I.

Energi tetap kekal, tetap utuh seperti semula, hanya saja dalam keadaan setelah batu jatuh, kuantitas energi yang sama sulit untuk dipulihkan. Sama dengan energi dari mesin kendaraan, panas yang terbuang di knalpot, dan hasil gesekan antara kendaraan dan udara sulit untuk dipulihkan. Tidak “tersedia” sebagaimana dalam bentuk se-jerigen bahan bakar. Dan belum ada mesin buatan manusia yang bisa mengekstrak energi yang “hilang” tadi. Dalam ungkapan singkat, jumlah energi tetap kekal, tapi ketersediaan energi (untuk dimanfaatkan) tidaklah kekal. Disinilah istilah entropi digunakan dalam Hukum Termodinamika II. Suatu mesin atau sistem yang mengakibatkan ketidaktersediaan energi yang tinggi disebut menghasilkan entropi tinggi. Semakin tinggi entropi yang dihasilkan suatu sistem, berarti semakin tidak efisien sistem tersebut.

Jika suatu sistem memiliki efisiensi 100%, entropinya NOL. Jika tidak 100%, entropinya bernilai positif. Semakin rendah efisiensi, entropi yang dihasilkan semakin tinggi. Dan manusia sejauh ini belum pernah berhasil memuat sistem yang berefisiensi 100%. Apapun yang diperbuat manusia, selalu menghasilkan entropi. Semakin besar konsumsi energi, semakin besar entropi yang terjadi. Pilihannya hanya dua: entropi NOL atau positif (bertambah). Karena manusia gagal membuat sistem yang berefisiensi 100%, arah perjalanan hidup ini sudah jelas. Hanya satu arah saja. Entropi semakin membesar, ketersediaan energi untuk digunakan semakin rendah. Alam semesta berjalan menuju ketersediaan energi (untuk dimanfaatkan) yang semakin rendah. Dalam perspektif agamawan, menuju hari akhir, alias kiamat. [Konon, energi matahari masih akan cukup untuk menopang sistem tatasurya selama 8 milyar tahun lagi.]

Dua sistem yang berbeda bisa saja punya jumlah energi yang sama, tapi menghasilkan entropi yang berbeda, tergantung tingkat efisiensinya. Beberapa ilustrasi dibawah ini bisa menggambarkan pentingnya konsep energi-entropi dalam kehidupan sehari-hari.

Organisasi & individu ber-entropi rendah

Suatu kali kita mungkin pernah bertemu 2 orang muda dengan kondisi fisik, IQ, memiliki fasilitas, dan antusiasme yang setara; namun ternyata produktivitasnya sangat berbeda. Dia yang ber-entropi lebih rendah adalah yang lebih efisien, dan lebih bisa mengorganisir sumber daya dalam dirinya. Orang yang berpikir dan bertindak berdasar rencana, hidup teratur dan sistematis, cenderung ber-entropi rendah. Hal yang sama juga berlaku untuk organisasi dan komunitas. Perpustakaan A dan B memiliki jumlah koleksi buku yang sama persis. Perpustakaan A menyusun buku sesuai klasifikasi/bidangnya dengan spesifik dan rapi. Perpustakaan B menaruh bukunya secara campur aduk. Perpustakaan A ber-entropi lebih rendah bukan saja karena lebih teratur dan terorganisasi, tapi juga menghemat energi (dan menurunkan entropi) bagi pembaca yang mengakses perpustakaan tersebut.

Entropi juga dapat dipandang sebagai tingkat ketidakteraturan molekul, atau tingkat keacakan anggota dalam sistem. Dalam sistem yang sangat tidak teratur, pergerakan dan posisi individu di dalamnya lebih sulit diprediksi, dan ini meningkatkan entropi. Entropi suatu zat, memiliki nilai terendah dalam fase padat, dan tertinggi dalam fase gas. Dalam fase padat sekalipun, molekul senantiasa bergerak dan bergetar di sekitar posisi kesetimbangannya masing-masing, namun tidak lepas kendali sebagaimana dalam fase gas. Posisi, arah gerakan dan benturan yang mungkin terjadi lebih bisa diprediksi dengan akurat dalam fase padat. Sebaliknya, molekul gas memiliki ketidakteraturan yang sangat tinggi, gerakan yang sangat acak, benturan satu terhadap lainnya terjadi secara ekstrem, menghasilkan entropi yang tinggi.

Sebagaimana diungkap dalam Hukum Termodinamika, alam semesta ini bergerak pada satu arah saja, menuju ketidakteraturan yang semakin tinggi, dengan entropi yang setiap saat semakin besar; menuju ketersediaan energi (untuk dimanfaatkan) yang semakin habis. Semakin besar, dan semakin tidak efisien dalam mengkonsumsi energi, semakin chaos menjalani hidup, semakin besar pula entropi terjadi, semakin cepat masa itu datang. Dengan konsumsi energi yang lebih efisien, pengelolaan energi hidup yang lebih teratur, mengorganisasi potensi diri dan kelompok dengan lebih baik mungkin kita bisa memperlambatnya