benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”
2. Hukum II Termodinamika dinyatakan dalam bentuk entropi :
“Total entropi jagat raya tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses ireversibel
” 3.
Kelvin dan Planck menyatakan rumusan yang setara sehingga
dikenal rumusan Kelvin-Planck tentang hukum II termodinamika tentang mesin kalor : “Tidak mungkin membuat suatu mesin
kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya
menjadi usaha luar”.
a. Mesin Kalor
Saripudin,2009 Mesin kalor adalah mesin yang mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Ide dasar mesin kalor
adalah fakta bahwa energi mekanik dapat diperoleh dari energi termal dengan membiarkan sejumlah kalor mengalir dari
temperatur tinggi ke temperatur rendah. Dalam proses ini, sebagian kalor akan diubah menjadi kerja mekanik.
Mesin kalor bekerja melalui suatu proses siklus meliputi langkah-langkah berikut ini.
Kalor diserap dari reservoir suhu tinggi sehingga meningkatkan energi dalam gas pada mesin
Energi dalam itu dikonversi menjadi usaha mekanik menggerakkan piston
Sisa energi kalor dialirkan ke reservoir suhu rendah
Gambar 2. 1 Skema mesin kalor. Mesin menyerap kalor Q
H
dari reservoir panas suhu tinggi, menghasilkan kerja W, dan melepas kalor Q
C
ke reservoir dingin suhu rendah.
Jika kalor diberikan oleh reservoir suhu tinggi yang bersuhu T
1
adalah Q
1
, kalor yang diterima reservoir suhu rendah pada suhu T
2
adalah Q
2
; pada mesin kalor berlaku persamaan Q
1
= W + Q
2
atau W = Q
1
– Q
2
1 Suatu mesin kalor memiliki efisiensi atau nilai daya guna
tertentu. Efisiensi menunjukkan banyaknya porsi kalor yang diserap mesin dari reservoir suhu tinggi Q
1
yang berhasil diubah menjadi kerja mekanik W.
Efisiensi mesin kalor η dirumuskan dengan :
η = 2
Dengan W = Q
1
– Q
2
, rumus efesiensi mesin kalor dapat pula dinyatakan dengan
η = = 1 -
3
b. Siklus Carnot
Foster, 2009: 194-195 Pada tahun 1824, seorang insinyur
Prancis bernama Sadi Carnot 1796-1932 memperkenalkan
metode baru untuk meningkatkan efisiensi suatu mesin. Metode itu menggunakan siklus yang melibatkan dua proses
isotermik dan dua proses adiabatik. Siklus semacam itu disebut siklus Carnot dan mesin yang menerapkan siklus itu disebut
mesin Carnot. Perhatikan skema siklus Carnot pada gambar 2.
Gambar 2. 2 Siklus Carnot
1 Proses A-B merupakan pemuaian ekspansi secara
isotermal pada T
1
. Selama proses ini, gas menyerap kalor Q
1
dari reservoir bersuhu tinggi T
1
dan melakukan uaha W
AB
. 2
Proses B-C merupakan pemuaian secara adiabatik. Selama proses ini, suhu gas turun dari T
1
menjadi T
2
sambil melakukan usaha W
BC
. 3
Proses C-D adalah merupakan pemampatan kompresi secara isotermal pada suhu T
2
. Selama proses ini, gas melepas kalor Q
2
ke reservoir bersuhu rendah T
2
dan melakukan usaha W
CD
. 4
Proses D-A merupakan pemampatan secara adiabtik. Selama proses ini, suhu gas naik dari T
2
ke T
1
sambil melakukan usaha W
DA.
Proses pemuaian isotermal A-B menyerap kalor Q
1
dan proses pemampatan isotermal C-D melepas kalor Q
1
. Usaha yang dilakukan sama dengan : W = Q
1
– Q
2
. Efisiensi mesin Carnot η, seperti pada mesin kalor,
merupakan perbandingan antara kerja yang dilakukan W dan kalor yang diserap mesin Q
1
. η = 1 -
Menurut Kelvin, perbandingan temperatur dua reservoir akan sama dengan perbandingan kalornya;
=
Dengan demikian, efisiensi mesin Carnot dapat diungkapkan dalam bentuk :
η = 1 - 4
c. Mesin Pendingin
