Fisika SMAMA XI
288
Hukum termodinamika kedua untuk mesin panas Mesin panas yang bekerja secara siklis tidak mungkin
tidak menghasilkan efek lain selain menyerap panas dari tandon dan melakukan sejumlah usaha yang
ekivalen.
Hukum termodinamika kedua menyatakan jika kita ingin menyerap energi dari suatu tandon panas untuk
melakukan usaha maka kita harus menyiapkan tandon yang lebih dingin sebagai tempat untuk membuang tenaga. Karena
mesin tidak mungkin membuat semua panas yang diserap menjadi tenaga tetapi pasti ada pembuangan. Hukum ini
dirumuskan secara eksperimen oleh Kelvin dan Planck atau disebut juga rumusan panas untuk mesin panas.
2. Efisiensi
Efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan antara usaha yang dilakukan terhadap panas yang diserap pada tandon
panas.
.... 25
Efisiensi 100 akan dicapai jika Q
d
= 0 atau tidak ada kalor yang dibuang pada tandon dingin. Seluruh kalor yang
diserap diubah menjadi tenaga. Sedangkan menurut hukum termodinamika kedua hal ini tidak mungkin terjadi.
Gambar 9.5 Mesin pemanas: a mesin pemanas yang mungkin, b mesin pemanas ideal yang tidak mungkin terjadi menurut hukum termodinamika kedua.
a b
Q
p
Q
p
Di unduh dari : Bukupaket.com
289
Fisika SMAMA XI
Contoh Soal 3
Sebuah mesin panas menyerap panas 250 J dari tandon panas, kemudian melakukan usaha dan membuang 150 J panas ke tandon dingin. Berapa
efesiensi mesin?
Penyelesaian : Diketahui :
Q
p
=200 J, Q
d
=150 J Jawab :
Efesiensi mesin
Jadi, efesiensi mesin adalah 25
Wawasan Produktivitas : InovatifKreatif
Kalian sudah pernah mempelajari efisiensi. Dalam contoh disebutkan bahwa efisiensi merupakan perbandingan antara usaha yang dilakukan
terhadap panas yang diserap pada tandon panas. Nah, setelah kalian memahami hal itu, apa yang akan kalian lakukan? Buatlah langkah kerja
yang sesuai dengan pengetahuan ini, yang bermanfaat bagi kehidupan manusia.
Hasilnya dikumpulkan kepada bapakibu guru kalian.
3. Refrigerator
Refrigerator adalah mesin panas yang kerjanya berlawanan dengan sistem panas di atas. Pada refrigerator
usaha diberikan pada mesin untuk menyerap panas dari tandon dingin dan memberikan pada tandon panas. Skema
kerja mesin pendingin atau refrigertor ditunjukkan pada Gambar 9.6. Kita mengusahakan sebanyak mungkin kalor
Q
d
yang dipindahkan dengan melakukan kerja sekecil mungkin.
Di unduh dari : Bukupaket.com
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
Di unduh dari : Bukupaket.com
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