Mesin Pendingin Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

Bab 12 Gas dan Termodinamika 1009 mengalir secara spontan dari tempat bersuhu rendah ke tempat bersuhu tinggi. Dengan sistem aliran kalor semacam ini maka suhu reservoir dingin akan semakin dingin. Contoh mesin pendingin yang kalian kenal adalah kulkas dan AC. Kerja luar yang diberikan pada mesin ini adalah energi listrik PLN. Berdasarkan Gambar 12.23 Q R adalah kalor yang disedot dari reservoir dingin, Q T kalor yang dibuang ke reservoit panas dan W kerja luar yang diberikan. Dengan hukum kekekalan energi maka berlaku R T Q Q W   12.61 Q 1 Q 2 W T 1 T 2 Reservoir dingin Reservoir panas Gambar 12.29 Diagram skelamik mesin pendingin. Kalor diserap dari reservoit rendah dan dibuang ke reservoir tinggi dengan bantuan kerja dari luar. Akibatnya suhu reservoir rendah makin rendah. Mesin pendingin yang baik adalah yang dapat menyedot panas sebanyak-banyaknya dari reservoir dingin untuk jumlah kerja tertentu. Untuk itu didefinisikan koefisien unjuk kerja mesin pendingin sebagai berikut Bab 12 Gas dan Termodinamika 1010 W Q R   12.62 Makin besar koefisien unjuk kerja maka makin baik mesin tersebut, karena dengan kerja tertentu yang diberikan dapat menurunkan suhu lebih rendah. Untuk mesin pendingin ideal yang bekerja pada siklus Carnot kita dapat mengungkapkan koefisien unjuk kerja sebagai berikut: Koefisien unjuk kerja mesin pendingin dapat ditulis W Q 2   W W Q   1 1 1   W Q 1 1    1 1 1 1 2    T T 2 1 2 T T T   12.64 Bab 12 Gas dan Termodinamika 1011 Contoh 12.15 Suhu kumparan pendingin pada lemari es adalah –15 o C sedangkan suhu dinding belakang kultas adalah 60 o C. Berapakah koefisien unjuk kerja maksium lemari es tersebut? Jawab Dengan menggunakan persamaan 12.64 maka koefisien perfoemance maksimum adalah 2 1 2 T T T    273 15 273 60 273 15        = 3,44

12.25 Hukum II Termodinamika

Telah kita bahas bahwa kalor dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan kerja. Namun, ada batasan tentang cara pemanfaatan kalor tersebut. Batasan tersebut diungkapkan oleh hukum II termodinamika. Ada dua versi ungkapan hukum II termodinamika, yang ekivalen satu sama lain. Jika ungkapan pertama benar maka ungkapan kedua benar, dan sebaliknya. Pernyataan Kelvin-Planck Tidak mungkin mebuat mesin yang menyerap kalor dari reservoir panas dan mengubah seluruhnya menjadi kerja. Bab 12 Gas dan Termodinamika 1012 Konsekuansi pernyataan ini adalah tidak mungkin membuat mesin kalor yang memiliki efisiensi 100. Pernyataan Kelvin-Plack dapat diulustrasikan pada Gambar 12.30 Q 1 W T 1 T 2 Gambar 12.30 Ilustrasi pernyataan Kelvin-Planck untuk hukum II termodinamika Pernyataan Clausius Tidak mungkin membuat mesin pendingin yang menyerap kalor dari reservoir bersuhu rendah dan membuang ke reservoir bersuhu tinggi tanpa bantuan kerja dari luar. Pernyataan ini memiliki konsekuensi bahwa tidak mungkin merancang mesin pendingin sempurna dengan koefisien unjuk kerja . Pernyataan Clausius dapat diulustrasikan pada Gambar 12.31