ISBN 978-602-71279-1-9 FTK-21
FL
L A
B C
D L
A
= L
B
L
C
= L
D
Q
H
Q
C
Gambar 3. Grafik F-L untuk siklus Otto kuantum
HASIL DAN PEMBAHASAN
Mesin panas yang dibahas pada penelitian ini adalah mesin Otto. mesin Otto merupakan siklus idealisasi dari mesin motor. Siklus Otto pertama kali ditemukan
tahun 1876 oleh insinyur kebangsaan Jerman Nicolas Otto. Siklus Otto terbentuk dari dua proses Isokhorik dan dua proses adiabatik. Siklus Otto ditunjukkan pada Gambar 1.
Deskripsi dari masing-masing proses dalam satu siklus Otto akan dibahas pada bagian Hasil dan Pembahasan ini.
1. Keadaan awal
Keadaan awal dari siklus Otto diawali dari kondisi D. Jumlah probabilitas tingkat keadaan sistem adalah 1 karena keadaan awal sistem 100 berada di keadaan dasar
dengan n = 1. Fungsi gelombang yang mendeskripsikan keadaan awal sistem pada siklus Otto adalah
. sin
2
D D
D
L x
L x
π ψ
16 Nilai Eigen energi yang berasosiasi dengan keadaan dasar n = 1 ketika proses
berada pada keadaan awal kondisi D adalah
D
L c
E
π
1
17 Nilai harap Hamiltonian probabilitas tingkat keadaan sistem 100 di keadaan
dasar yaitu
.
1 2
D D
N n
D n
D
L c
L c
n L
a H
π π
18
2. Kompresi Adiabatik
Proses adiabatik merupakan proses yang tidak terjadi aliran kalor antara sistem dengan lingkungan, sehingga perubahan energi internal sistem hanya saling berkaitan
dengan usaha. Proses adiabatik kuantum tidak disertai perubahan jumlah probabilitas setiap tingkat keadaan sistem. kerja yang dikenakan pada sistem dari kondisi D ke A
adalah 1 .
A D
A A
D
L c
W L
L π
19
3. Proses Kompresi Isokhorik
Proses Isokhorik pada sistem tidak menghasilkan atau dikenai kerja, sehingga aliran kalor yang masuk maupun keluar sistem hanya mempengaruhi energi internal
ISBN 978-602-71279-1-9 FTK-22
yang dimiliki sistem. Aliran kalor menyebabkan perubahan jumlah probabilitas tingkat keadaan karena keadaan sistem mengalami perubahan. Fungsi gelombang yang
mendiskripsikan keadaan sistem ketika proses siklusnya berada pada kondisi A adalah
. sin
2
A A
A
L x
L x
π ψ
20 Oleh karena probabilitas tingkat keadaan eigen pada kondisi A adalah 100
berada di keadaan dasar, niali harap hamiltoniannya adalah
.
1 2
A A
N n
A n
A
L c
L c
n L
a H
π π
21 Aliran kalor yang masuk sistem menyebabkan perubahan keadaan sistem
sedemikian rupa untuk probabilitas tingkat keadaan eigen sistem yang yang tingkatannya lebih dari tingkat keadaan dasar meningkat. Perubahan tingkat keadaan
eigen mengalami batas maksimum ketika sistem mencapai kondisi B. probabilitas tingkat keadaan partikel berada di kondisi tertingginya, yaitu probabilitas tingkat
keadaan sistem 100 berada di keadaan n = N . fungsi gelombang yang mendiskripsikan keadaan sistem ketika di kondisi B adalah
. sin
2
B B
B
L x
N L
x π
ψ
22 Nilai Harap Hamiltonian sistem ketika proses siklus mencapai kondisi B adalah
.
A B
L c
N H
π
23
Besar aliran kalor yang diserap sistem untuk proses isokhorik diperoleh dengan menselisihkan antara energi internal nilai harap Hamiltonian pada kondisi B dan A,
yaitu
. 1
A A
B H
L c
N H
H Q
π
24
4. Ekspansi Adiabatik
