Efisiensi Refrigerator Hukum Termodinamika Kedua dan Siklus Carnot

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