-->

Rabu, 29 April 2015

SIKLUS CARNOT DAN EFISIENSI

SIKLUS CARNOT DAN EFISIENSI

Siklus carnot erat kaitannya dengan kalor dan sebelumnya telah disinggung pada mata kuliah termodinamika. Siklus carnot merupakan sebuah siklus yang fungsinya untuk menganalisis suatu kerja mesin panas. Siklus ini ditemukan oleh Sadi Carnot, Seorang insinyur Perancis pada tahun 1842.
Siklus carnot merupakan salah satu siklus yang reversibel , artinya bahwa di dalam suatu sistem hampir selalu berada dalam keadaan setimbang. Siklus carnot sendiri terdiri dari 4 proses. 2 proses merupakan proses isotermal ( proses pada temperatur konstant ) , 2 proses lain merupakan proses adiabatik ( proses yang muncul tanpa perpindahan panas dan massa ). 4 proses tersebut adalah sbb :


Sumber : chemwiki.ucdavis.edu

1             1.1 Ekspansi Isothermal Reversible
Proses Isothermal pertama pada siklus carnot ini terjadi pada temperatur tinggi, zat akan mengalami ekspansi dan penyerapan kalor.
Dimana kalor Qdiserap dari reservoir kalor ( tempat kalor ) pada temperatur Tdan sistem bekerja. Reservoir dengan suhu yang tinggi akan menyentuh dasar silinder dan jumlah beban di atas piston berkurang. Temperatur sistem tetap, namun volume sistem bertambah selama proses berlangsung.

2.2 Ekspansi Adiabatic Reversible
Proses Adiabatik pertama ini terjadi zat akan mengalami ekspansi.
Dimana zat akan mengalami penurunan temperatur dari T1 menjadi T2 dan sistem bekerja. Tidak ada kalor yang keluar atau masuk ke dalam sistem saat proses berlangsung. Tekanan gas diturunkan dengan cara mengurangi beban yang ada di atas piston. Temperatur sistem akan turun dan volumenya bertambah.

3. Kompresi Isothermal Reversible
Proses Isothermal kedua ini terjadi pada temperatur rendah, zat akan mengalami kompresi dan kalor akan dilepaskan.
Dimana zat melepaskan kalor Qke reservoir dingin dengan temperatur T2  dan sistem dikenai kerja. reservoir dengan suhu 200 K menyentuh dasar silinder dan jumlah beban di atas piston bertambah. Tekanan pada sistem meningkat, temperaturnya konstan, dan volume sistem menurun. Dari keadaan 3 ke keadaan 4, sejumlah kalor (Q2) dipindahkan dari gas ke reservoir suhu rendah untuk menjaga temperatur sistem agar tetap.

4.3 Kompresi Adiabatic Reversible
Proses Adiabatik kedua zat akan mengalami kompresi.
Dimana zat akan dikembalikan ke keadaan semula, temperatur sistem akan berubah dari T2menjadi T1 dan sistem dikenai kerja. Jumlah beban di atas piston bertambah. Tidak ada kalor yang keluar atau masuk ke dalam sistem selama proses berlangsung, tekanan sistem meningkat, dan volumenya berkurang.
Dari keempat proses tadi akan terlihat di diagram PV sbb :

Sumber : chemwiki.ucdavis.edu
            Dapat disimpulkan dari keempat proses tadi temperatur dan volume akan berubah berdasarkan urutan proses.
Proses
Temperatur Sistem
Volume Sistem
Ekspansi Isothermal Reversible
Tetap
Bertambah
Ekspansi Adiabatic Reversible
Turun
Bertambah
Kompresi Isothermal Reversible
Tetap
Berkurang
Kompresi Adiabatic Reversible
Naik
Berkurang
Siklus carnot bekerja lalu kembali ke awal , dari penjelasan tersebut maka besaran termodinamika seperti energi dalam dan entalpi sistem proses adalah 0.
ΔUsiklus = 0
Kalor dan kerja pada siklus carnot di atas dapat di hitung dengan :
Wsiklus = ΔQsiklus = (Q1 – Q2)
Keterangan :
Q1 = kalor yang diserap sistem
Q2 = kalor yang dilepaskan sistem.

            Pada siklus carnot saat terjadi perubahan energi kalor menjadi energi mekanik ( usaha ) maka akan dapat iperoleh efisiensi mesin dengan melihat perbandingan besar usaha yang dilakukan (W) terhadap kalor yang diserap (Q1).
Rumus dasar efisiensi :
η = efisiensi mesin.
Untuk menghitung usaha yang dilakukan selama siklus carnot Q1 – Q2  maka diperoleh persamaan :
Dalam mesin carnot , kalor Q1   yang diserap besarnya sama dengan reservoir temperatur T1 ,demikian juga dengan Q2. Dari persamaan tersebut dapat di buat rumus sbb :

η : efisiensi mesin Carnot
T1 : suhu reservoir bersuhu tinggi (K)
T2 : suhu reservoir bersuhu rendah (K)
            Maka dapat diambil kesimpulan Efisiensi mesin carnot dapat ditingkatkan dengan menaikkan temperatur saat reservoir bertemperatur tinggi , atau menurunkan temperatur saat reservoir bertemperatur rendah.

Sumber :


http://pembangkit-uap.blogspot.com/2015/03/siklus-carnot-dan-efisiensi.html

Tidak ada komentar:

Posting Komentar