Siklus Carnot dan Mesin Kalor

iklus Carnot dan Mesin Kalor – Siklus Carnot dan Mesin Kalor merupakan pembahasan kita kali ini, sebelumnya kita sudah membahas Sifat-sifat Gas Ideal dan Hukum I Termodinamika. Kesemua materi tersebut masuk dalam materi Fisika SMA Kelas XI.

1. Siklus Carnot

Pada saat belajar termodinamika kalian akan menemui gabungan proses-proses yang akan kembali ke keadaan semula atau siklus yang dinamakan siklus Carnot. Siklus Carnot inilah yang dapat digunakan sebagai acuan untuk membuat mesin kalo r. Siklus Carnot terdiri atas empat proses yaitu 2 proses adiabatis dan 2 proses isotermis lihat Gambar berikut.

AB dan CD adalah proses isotermis. Sedangkan BC dan DA adalah proses adiabatis. Pada proses AB proses menyerap kalor Q1 dan saat proses CD melepas kalor sisa Q2. Selama siklus terjadi dapat menghasilkan usaha. Dan berlaku hubungan seperti persamaan berikut.

$Q_{1}=W+Q_{2}$

atau

$W=Q_{1}-Q_{2}$

2. Mesin Kalor

Dari siklus Carnot diatas untuk kemudian dapat dibuat suatu mesin yang dapat memanfaatkan suatu aliran kalor secara spontan sehingga dinamakan mesin kalor. Perhatikan mesin kalor pada Gambar berikut.

Sesuai dengan siklus carnot maka dapat dijelaskan prinsip kerja mesin kalor. Mesin kalor menyerap kalor dari reservois bersuhu tinggi T1 sebesar Q1. Mesin menghasilkan kerja sebesar W dan membuang sisa kalornya ke reservois bersuhu rendah T2 sebesar Q2. Hubungan Q1, W dan Q2 sesuai persamaan

$W=Q_{1}-Q_{2}$

Dari penjelasan diatas terlihat bahwa tidak ada sebuah mesin yang memanfaatkan semua kalor yang diserap Q1 untuk melakukan kerja W. Pasti selalu ada yang terbuang. Artinya setiap mesin kalor selalu memiliki efisiensi. Efi siensi mesin kalor ini dide nisikan sebagai berikut.

$\zeta =\frac{W}{Q_{1}}x100 %$ %

Jika disubstitusikan nilai W dari persamaan $W=Q_{1}-Q_{2}$ dapat diperoleh persamaan berikut.

$\zeta =\frac{Q_{1}-Q_{2}}{Q_{1}}x100 %$ %

$\zeta =1-\frac{Q_{2}}{Q_{1}}x100 %$ %

Efisiensi Maksimum

Siklus Carnot merupakan model mesin kalor yang ideal. Apakah sifat-sifatnya? Pada mesin ideal ini kalornya sebanding dengan suhu.

$T\sim Q$

$\frac{Q_{2}}{Q_{1}}=\frac{T_{2}}{T_{1}}$

Dari hubungan tersebut dapat ditentukan efisiensi mesin ideal, yang berarti efisiensi itu merupakan efisiensi maksimum. Efisiensi maksimum dari mesin carnot tersebut sebagai berikut.

$\zeta =1-\frac{T_{2}}{T_{1}}x100$ %