Efisiensi Hukum Termodinamika Kedua dan Siklus Carnot

Fisika SMAMA XI 290 Hukum termodinamika kedua untuk mesin pendingin Sebuah refrigerator tidak mungkin bekerja secara siklis tanpa menghasilkan efek lain di luar serapan panas dari benda dingin ke benda panas. Gambar 9.6 Prinsip kerja refrigerator untuk menyerap panas dari tandon dngin diperlukan usaha dari luar Skema sebuah refrigerator di- tunjukkan Gambar 9.6. Hukum kedua untuk refrigerator merupakan hasil perumusan Clausius. Berdasarkan hukum ini kita tidak mungkin men- dinginkan rumah kita tanpa ada usaha yang dilakukan. Usaha dapat berasal dari listrik atau tenaga yang lain. .... 26 Bila digunakan gas ideal sebagai zat kerja, kita bisa menyatakan koefisien performansi dengan suhu sebagai .... 27 Semakin besar nilai Cp semakin baik refrigeratornya. Hukum kedua termodinamika untuk refrigerator menyatakan koefisien performasi tidak mungkin tak berhingga, karena W tidak mungkin nol. Peralatan yang merupakan refrigerator misalnya lemari es dan pendingin ruangan. Pada lemari es, bagian dalam lemari es berlaku sebagai tandon dingin dan udara luar berlaku sebagai tandon panas. Lemari es mengambil kalor dari lemari es dan mengalirkan kalor ke udara sekitar lemari es. Agar lemari es dapat mengambil kalor diperlukan usaha, usaha pada lemari es berasal dari listrik. Tenaga listrik melakukan usaha sehingga kalor dapat mengalir dari tandon dingin ke tandon panas. Contoh lain adalah pendingin ruangan. Bagian dalam ruangan berlaku sebagai tandon dingin dan bagian luar ruangan berlaku sebagai tandon panas. Mesin panas Q p Tandon panas 291 Fisika SMAMA XI mengalirkan panas dari tandon dingin ke tandon panas, atau dari dalam ruangan ke luar ruangan dengan melakukan usaha pada sistem. Usaha berasal dari tenaga listrik. Hukum termodinamika kedua menunjukkan sifat alam kalor mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah. Andaikan mesin mengalirkan panas dari suhu tinggi ke suhu rendah maka mesin kita akan melakukan usaha. Jika mesin melakukan sistem yang siklis maka selalu ada kalor yang tidak menjadi usaha. Apabila mesin kita adalah mengalirkan kalor dari suhu rendah ke suhu tinggi maka kita harus melakukan usaha pada sistem agar kalor bisa mengalir.

4. Siklus Carnot

Kita telah mempelajari mesin panas dan mesin pendingin refrigerator. Pada mesin panas kita tidak mungkin didapatkan efesiensi 100 . Berapa efesiensi maksimum yang mungkin dicapai? Sadi Carnot 1796-1832 menyatakan: Mesin Carnot Tidak ada mesin yang bekerja di antara dua tandon panas yang tersedia yang dapat lebih efesien daripada mesin reversible yang bekerja di antara kedua tandon tersebut Untuk mengalirkan kalor dari tandon panas ke tandon dingin dikerahkan usaha. Carnot mengusulkan mesin kalor yang dapat bekerja secara siklis dan dapat balik atau reversibel. Suatu proses dikatakan dapat balik bila dapat kembali ke keadaan semula dengan lintasan yang sama, proses ini terjadi dengan tidak ada energi mekanik yang hilang karena gesekan, tidak ada hantaran panas karena beda suhu dan sistem selalu pada keadaan setimbang. Siklus kerja mesin Carnot ditunjukkan pada Gambar 9.8. Proses yang terjadi berupa siklus yang disebut siklus Carnot.