Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
223
d. Siklus Rankine
Siklus mesin uap yang juga di- sebut siklus Rankine ditunjukkan
pada gambar 9.19 di samping. Siklus ini dibatasi oleh garis
lengkung adiabatik dan dua garis lurus isobarik. Hanya saja pada
mesin uap terdapat proses penguapan dan pengembunan.
Pada mesin uap, pemanasannya adalah pemanasan air di dalam
ketel yang mendidih pada tekanan tetap tertentu. Pengembangan
volume yang terjadi pada air diakibatkan oleh penguapan intensif. Kembalinya sistem ke
keadaan awal mengakibatkan pengembunan uap jenuh. Proses ini berlangsung pada tekanan tetap. Mula-mula air dalam keadaan
cair dengan suhu dan tekanan rendah di titik
A. Siklus Rankine pada gambar 9.19 dapat dijabarkan sebagai
berikut. Proses
A – B : pada zat cair ditambahkan tekanan, suhu naik dari
T
A
→ T
B
. Proses
B – C : penguapan pada tekanan tetap, suhu naik, C – mulai terjadi penguapan.
Proses C – D : perubahan wujud dari cair ke uap, D – semua
zat cair sudah menjadi uap. Proses
D – E : pemuaian pada tekanan tetap, suhu naik dari T
D
ke T
E
. Proses
E – F : pemuaian adiabatik. Proses
F – A : pengembunan pada tekanan tetap.
Bila proses dibalik
Proses A – F : penguapan pada tekanan tetap sehingga mem-
butuhkan kalor. Proses
F – E : pemampatan adiabatik. Proses
C – B : pengembunan pada tekanan tetap menyebabkan terjadinya pelepasan kalor.
Gambar 9.19 Siklus Rankine
P B
A C
D E
F cair
uap V
1
V
2
V
3
Q
1
Q
2
V cair
uap
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
224
Q
2
Q
1
T
1
T
2
Gambar 9.20 Skema hukum II Termodinamika oleh Clausius
Q
2
Q
1
T
1
T
2
Saluran sempit
Evaporator Wadah zat
cair Kondensor
Kompresor
Gambar 9.21 Bagan lemari pendingin
2. Hukum II Termodinamika
Hukum II Termodinamika dirumuskan oleh beberapa ilmuwan, antara lain berikut ini.
a. Rudolf Clausius
Perumusan Clausius tentang hukum II Termodinamika secara sederhana dapat diungkapkan sebagai berikut.
Tidak mungkin membuat mesin pendingin yang hanya menyerap kalor dari reservoir bersuhu rendah dan
memindahkan kalor itu ke reservoir yang bersuhu tinggi tanpa disertai perubahan lain.
Dengan kata lain bahwa kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi
ke benda bersuhu rendah dan tidak secara spontan kembali ke keadaan semula.
Sebagai contoh, marilah kita lihat proses pada lemari pendingin lemari es yang bagannya terlihat pada
gambar 9.21. 1 Zat cair di dalam wadahnya pada
tekanan tinggi harus melalui saluran yang sempit menuju ke evaporator.
Proses ini disebut proses Joule-Kelvin.
2 Di dalam evaporator, suhu dan tekanan zat cair berkurang dan menguap. Saat
menguap tersebut zat cair memerlukan kalor yang diserap dari reservoir
T
2
suhu reservoir dingin = suhu benda yang akan didinginkan.
3 Uap pada tekanan rendah ini masuk ke dalam kompresor, kemudian dimampat-
kan. Hal ini menyebabkan tekanan dan suhu naik. Suhu uap yang dihasilkan
lebih tinggi dari suhu reservoir T
1
suhu tinggi dan
T
1
T
2
. 4 Di dalam kondensor, uap memberikan kalor pada reservoir
T
1
. Pada proses tersebut selain pemindahan kalor dari reservoir dingin
T
2
ke reservoir T
1
, terjadi pula perubahan usaha menjadi kalor yang ikut dibuang di
T
1
.
b. Kelvin - Planck Perpetom Mobiles II
Perumusan Kelvin-Planck tentang hukum II Termodinamika secara sederhana dapat dinyatakan sebagai berikut.
Tidak mungkin suatu mesin mengisap panas dari reservoir dan mengubah
seluruhnya menjadi usaha. Sebagai contoh, perhatikan proses yang terjadi pada motor
bakar dan motor bensin berikut. 1 Mula-mula campuran uap bensin dan udara dimasukkan ke
dalam silinder dengan cara menarik pengisap.
Kategori