Mesin Carnot Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

Bab 12 Gas dan Termodinamika 1005 Gambar 12.26 Siklus mesin Carnot. Mesin Carnot dibentuk oleh dua peoses adiabatik dan dua proses isotermal. Mesin Carnot adalah mesin yang paling sempurna. Namun ,mesin ini tidak dapat dibuat. Mesin Carnot hanyalah mesin yang ada dalam teori. Dari persamaan 12.58 kita akan dapatkan bahwa efisiensi mesin Cernot sama dengan 100 jika T 1 =  atau T 2 = 0. Tetapi suhu nol dan tak berhingga tidak dapat dihasilkan. Jadi, efisiensi mesin Carnot tidak mungkin mencapai seratus persen. Karena mesin Carnot merupakan mesin yang paling efisien, maka efisiensi mesin-mesin kalor lainnya berada jauh di bawah 100. Penurunan efisiensi mesin Carnot ditempatkah di akhir bab ini Contoh 12.14 Efisiensi sebuah mesin Carnot adalah 60. Jika reservoir bersuhu rendah memiliki suhu 50 o C, berapakah suhu reservoir bersuhu tinggi? Jawab Diinformasikan di soal  = 60, T 2 = 50 o C = 50 + 273 = 323 K. Bab 12 Gas dan Termodinamika 1006 100 1 1 2          T T  100 323 1 60 1          T         1 323 1 6 , T 4 , 6 , 1 323 1    T atau T 1 = 3230,4 = 807,5 K

12.23 Mesin Otto dan Mesin Diesel

Mesin Carnot sebenarnya hanyalah mesin khayalan atau mesin teoretik. Sulit untuk mewujudkan mesin tersebut dalam wujud nyata. Mesin yang digunakan pada kendaraan saat ini kebanyakan adalah mesin Otto dan mesin Diesel. Mesin otto adalah mesin yang menggunakan bahan bakar bensin dan sejenisnya yang disebut juga gasoline. Mesin Diesel adalah mesin yang menggunakan bahan bakar solar. Mengapa mesin tersebut dapat direalisasikan? Karena gerakan piston dapat dibuat lebih mudah. Gerakan piston menentukan proses termodinamika yang terjadi. Misalnya piston diam sesaat menyatakan proses yang berlangsung secara isohkorik. Piston bergerak sangat cepat sehingga hampir tidak sempat kalor keluar atau masuk menyatakan proses yang berlangsung secara adiabatik, dan seterusnya. Gerakan piston yang merepresentasikan dua proses adiabatik dan dua proses isotermal sulit direalisasikan sehingga mesin Carnot sulit dibuat. Siklus mesin Otto tampak pada Gambar 12.27. Mesin Otto terdiri dari dua proses adiabatik dan dua proses isokhorik. Proses adiabatik adalah proses yang berlangsung sangat cepat. Jadi pada bagian ini piston bergerak sangat cepat. Proses iskhorik artinya piston berhenti sesaat. Efisiensi mesin Otto memenuhi persamaan Bab 12 Gas dan Termodinamika 1007 1 1 1      r 12.59 dengan r = V 2 V 1 adalah rasio volume ruang silinder saat piston dalam posisi terjauh dan tedekat dari dinding silinder  = c p c v adalah koefisien adiabatik Gambar 12.27 Siklus Otto yang dibentuk oleh dua buak proses adiabatik AB dan CD dan dua buah proses isohkorik BC dan DA. Inset adalah ilusrtasi volume terkecil dan volume terbesar dalam ruang silinder yang memberikan data compression ration r = V 2 V 1 . Mesin diesel adalah mesin yang menggunakan bahan bakar solar. Mesin ini bekerja berdasarkan siklus diesel seperti diilustrasikan paga Gambar 12.28. Siklus diesel terdiri dari dua proses adiabatik, satu proses isobarik, dan satu proses isokhorik. Siklus diesel lebih efisien dari siklus Otto sehingga kendaraan-kendaraan besar seperti bus, truk, kereta api, bahkan kapal laut menggunakan siklus diesel. Pada siklus diesel terdapat tiga volume utama yang menentukan efisiensi mesin yaitu V 1 , V 2 , dan V 3 . Efisiensi mesin diesel memenuhi