Mesin Carnot

Pengertian Siklus

Mesin Carnot adalah model ideal mesin kalor yang menjelaskan bagaimana kalor diubah menjadi usaha secara periodik melalui sebuah siklus termodinamika. Siklus ini terjadi dalam grafik P-V (tekanan-volume).

Agar dapat bekerja terus-menerus, sistem harus kembali ke keadaan awal. Oleh karena itu, siklus Carnot terdiri dari empat proses:

Pemuaian isotermal (gas menyerap kalor pada suhu tinggi ),

Pemuaian adiabatik (suhu turun dari ke ),

Pemampatan isotermal (gas melepas kalor pada suhu rendah ),

Pemampatan adiabatik (suhu naik kembali ke ).

Dengan demikian, sistem kembali ke kondisi semula, membentuk siklus ABCD dalam grafik P-V.

Usaha dan Efisiensi Mesin Carnot

Jumlah usaha luar yang dilakukan sistem dalam satu siklus sama dengan luas kurva pada diagram P-V. Besarnya usaha ditulis:

dengan:

W = usaha luar yang dihasilkan mesin (J).

Efisiensi mesin kalor didefinisikan sebagai perbandingan usaha yang dihasilkan terhadap kalor yang diserap:

Efisiensi Mesin Carnot

Untuk mesin Carnot ideal, efisiensi hanya bergantung pada suhu reservoir:

dengan:

Selain itu, usaha total yang dihasilkan mesin Carnot dapat ditulis sebagai:

Prinsip Kerja Mesin Carnot

Mesin Carnot bekerja dengan cara menyerap kalor dari reservoir bersuhu tinggi .

Sebagian kalor diubah menjadi usaha mekanik W.

Sisa kalor dilepaskan ke reservoir bersuhu rendah .

Setelah itu, sistem kembali ke keadaan semula sehingga siklus bisa berulang.