SIKLUS CARNOT ( termodinamika ) : Pengertian - Rumus dan contoh Soal Penyelesaian - jessipermata

RANGKAIAN PROSES TERMODINAMIKA DAPAT MENGHASILKAN USAHA

Siklus Carnot

1) Garis AB proses pemuaian secara isothermal pada T₁

2) Garis BC proses pemuaian secara adiabatik suhu turun menjadi T₂

3) Garis CD proses pemampatan secara isothermal pada T₂

4) Garis DA proses pemampatan secara adiabatik sehingga suhu naik dari T₂ menjadi T₁

Mesin Kalor (alat yang digunakan untuk mengubah energi panas menjadi energi mekanik)

Contoh : mesin carnot, mesin mobil, mesin diesel dll

Rumus :

W = Q₁ – Q₂

Keterangan :

W = Usaha yang dilakuakn oleh system (J)

Q₁ = Kalor yang diserap system (J)

Q₂ = Kalor yang dilepas system (J)

Efisiensi Mesin

Adalah perbandingan usaha (W) dengan kalor (Q) untuk efisiensi secara keseluruhan (efisiensi nyata dari mesin)

Khusus untuk mesin carnot

Keterangan :

η = Efisiensi mesin (%)

T₁ = Reservoir suhu tinggi (ºK)

T₂ = Reservoir suhu rendah (ºK)

Contoh Soal

1. Sebuah mesin carnot menyerap energi 1500 J dari reservoir 627ºC dan melepas pada suhu 27ºC, tentukan

a) Kalor yang dilepas (Q₂)

b) Usaha (W)

c) Efisiensi mesin (η)

2. Sebuah mesin carnot mempunyai efisiensi 40%, sedangkan kalor yang diserap dari tandon bersuhu tinggi adalah 1200 joule. berapakah kalor yang di lepaskan pada tandon bersuhu rendah ?

3. perhatikan gambar di bawah! besar usaha mesin yang dilakukan satu siklus adalah...

4. Sebuah mesin carnot menerima kalor dari reservoir suhu tinggi 1000ºK mempunyai efisiensi 40% agar efisiensi menjadi 60% dengan mempertahankan suhu reservoir rendah tetap, maka suhu reservoir tinggi harus dirubah menjadi…

5. Sebuah mesin carnot dengan suhu tinggi 1000ºK menyerap kalor sebesar 2000 kalori dengan efisiensi 60%. Berapakah kalor yang diserap pada reservoir tinggi bila efisiensi mesin naik menjadi 80%.

6. Sebuah mesin panas efisiensinya 40% memiliki daya keluaran 8 kW. Mesin ini membuang kalor sebesar 10000 J/siklus. Energi yang diserap per siklus oleh mesin dan interval waktu per siklusnya adalah ….

Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan peralatan yang bekerja berdasarkan aliran kalor dari benda dingin ke benda dingin ke benda panas dengan melakukan usaha pada system. Contoh : lemari es, AC

Keterangan :

Mesin pendingin ini kebalikan dengan mesin kalor :

Aliran kalor bergerak dari Q₂ menjadi Q₁ dan W berarah masuk (arah masuk ke mesin pendingin)

→ Usaha (W) didapat dari luar sistem, contoh : energi listrik

Rumus :

K = Koefisien performasi/koefisien daya guna

T₁ = Suhu reservoir tinggi (ºK)

T₂ = Suhu reservoir rendah (ºK)

Q₁ = Kalor yang dilepas (dibuang) mesin pendingin (J )

Q₂ = Kalor yang diserap mesin pendingin (J)

Q1 dan Q2 dari mesin pendingin mempunyai sifat kebalikan dari mesin kalor

Rumus:

Soal

1. Suhu didalam sebuah lemari es adalah -3ºC. Fluida yang dimampatkan didalamnya mengembun pada suhu 27ºC. Tentukan koefisien daya guna lemari es tersebut!

2. Koefisien daya guna sebuah kulkas 4,5. Berapa energi listrik (W) yang digunakan untuk memindahkan kalor 3600 joule dari makanan di dalam kulkas.

3. mesin pendingin ruangan memiliki daya 1500 Watt. jika suhu ruang -3ºC dan suhu udara luar 27ºC. tentukan kalor maksimum yang diserap mesin pendingin ini selama 40 menit. anggap efisiensi mesin ideal.