Mesin Kalor Siklus Carnot

Pengertian Mesin Kalor Siklus Carnot . Siklus Carnot merupakan dasar dari mesin ideal yaitu mesin yang memiliki efisiensi tinggi yang selanjutnya disebut mesin Carnot. Usaha total yang dilakukan oleh sistem untuk satu siklus sama dengan luas daerah di dalam siklus pada diagram P – V (diagram hubungan tekanan P dan Volume V).

Siklus Carnot terdiri atas empat proses yaitu dua proses adiabatis dan dua proses isotermis lihat Gambar. Kurva AB dan CD adalah proses isotermis. Sedangkan BC dan DA adalah proses adiabatis.

Kurva Diagram Hubungan Tekanan dengan Volume, Grafik Siklus Carnot
Kurva Diagram Hubungan Tekanan dengan Volume, Grafik Siklus Carnot

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 = ΔU + W

Q1 – Q2 = 0 + W

W = Q1 – Q2

Q = Kalor dimiliki sistem

W = Usaha Yang Dilakukan Sistem

ΔU = energi dalam sistem

Mesin Kalor Siklus Carnot

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.

Prinsip Kerja Mesin Kalor Siklus Carnot,
Prinsip Kerja Mesin Kalor Siklus Carnot,

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.

Dari penjelasan gambar terlihat bahwa tidak ada sebuah mesin yang memanfaatkan semua kalor yang diserap Q1 untuk melakukan kerja W. Pasti selalu ada kalor yang terbuang. Artinya setiap mesin kalor selalu memiliki efisiensi. Efisiensi mesin kalor ini didefinisikan sebagai berikut.

η= W/Q1 x 100%

W = Q1 – Q2 substitusikan, sehingga persamaan efisiensi menjadi

η = [(Q1 – Q2)/Q1] x 100%

η = [1 – (Q2/ Q1)] x 100%

Untuk siklus Carnot berlaku hubungan Q2 /Q1 = T2/ T1 sehingga efisiensi mesin Carnot dapat diformulasikan dengan rumus persamaan berikut;

η = [1 – (T2/ T1)] x 100%

Keterangan:

η  = efisiensi mesin Carnot

T1  = suhu reservoir bersuhu tinggi (K)

T2  = Suhu Reservoir bersuhu rendah (K)

Efisiensi Maksimum Siklus Mesin Kalor Carnot.

Efisiensi mesin Carnot merupakan efisiensi yang paling tinggi, hal ini karena mesin merupakan mesin ideal yang hanya ada di dalam teori. Artinya, tidak ada mesin yang mempunyai efisien melebihi efisiensi mesin kalor Carnot.

Berdasarkan persamaan di atas terlihat bahwa  mesin kalor Carnot hanya tergantung pada suhu kedua tandon atau reservoir. Untuk mendapatkan efisiensi sebesar 100%, suhu tandon T2 harus = 0 K. Hal ini dalam praktik tidak mungkin terjadi. Oleh karena itu, mesin kalor Carnot adalah mesin yang sangat ideal. Hal ini disebabkan proses kalor Carnot merupakan proses reversibel. Sedangkan kebanyakan mesin biasanya mengalami proses irreversibel (tak terbalikkan).

Contoh Soal Perhitungan Efisiensi Mesin Kalor Siklus Carnot

Sebuah mesin Carnot menyerap kalor sebesar 500 kJ. Mesin ini bekerja pada reservoir bersuhu 600 K dan 400 K. Berapa kalor yang terbuang oleh mesin?

Diketahui :

T1 = 600 K

T2 = 400 K

Q1 = 500 kJ

Ditanyakan : Q2 = …?

Jawab:

Untuk menghitung Q2, dapat digunakan persamaan efisiensi:

η = [1 – (T2/ T1)] x 100%

η = [1 – (400/ 600)] x 100%

η = 33,33%

Untuk menghitung Q2 dapat digunakan persamaan efisiensi berikut:

η = [1 – (Q2/ Q1)] x 100%

η = [1 – (Q2/ 500)] x 100%

33,33 % = [1 – (Q2/ 500)] x 100%

Q2 = 333,3 kJ

Jadi pada mesin ada kalor yang dibuang yaitu sebesar 333,3 joule dengan temperature 400 Celcius,

    Pengertian Siklus Carnot dan dasar mesin ideal siklus Carnot dengan mesin Carnot atau diagram hubungan tekanan P dan Volume V Siklus Carnot. Proses adiabatis dengan proses isotermis dan Contoh gambar kurva siklus Carnot. Kalor sisa siklus Carnot dan energi dalam system siklus Carnot serta aliran kalor spontan siklus Carnot. Contoh Gambar Mesin Carnot dan Prinsip Kerja Mesin Carnot.

    Reservois bersuhu tinggi mesin Carnot dan reservois bersuhu rendah mesin Carnot dengan efisiensi mesin Carnot. Rumus efisiensi Mesin Carnot dan Contoh Soal Cara Pehintungan Efisiensi Mesin Carnot. Rumus Efisiensi Mesin Kalor dan Efisiensi Maksimum Siklus Mesin Kalor Carnot. Proses proses reversible mesin kalor Carnot dengan  Contoh Perhitungan Efisiensi Mesin Kalor Siklus Carnot.