MESIN CARNOT

PENGERTIAN MESIN CARNOT

Mesin Carnot

Sebelum kita mempelajari lebih jauh tentang mesin Carnot, alangkah baiknya kita mengetahui apa itu mesin Carnot. Pengertian mesin Carnot adalah sebuah mesin kalor (panas) yang bekerja dengan cara mentransfer energi dari daerah yang panas ke daerah yang dingin. Dalam proses ini energi panas yang mengalir diubah menjadi usaha, seperti gerak. 

                                                                ASAL USUL

Nicolas Léonard Sadi Carnot

Émile Clapeyron

Rudolf Clausius

Orang yang merancang model mesin Carnot bernama Nicolas Léonard Sadi Carnot, Ia merupakan insinyur Perancis tahun 1824. Model mesin Carnot kemudian dikembangkan secara grafis oleh Émile Clapeyron1834, dan diuraikan secara matematis oleh Rudolf Clausius pada 1850an dan 1860an. Dari pengembangan Clausius dan Clapeyron inilah konsep dari entropi mulai muncul.

PRINSIP KERJA MESIN CARNOT AGAR DAPAT MENGHASILKAN USAHA

Agar dapat menghasilkan usaha, mesin Carnot harus menjalani 4 langkah yaitu 2 proses isotermal dan 2 proses adiabatik. Pertama, gas akan mengalami pemuaian isotermal. Maka gas akan menyerap kalor Q1 dari reservoir suhu tinggi T1 dan melakukan usaha. Setelah proses tersebut, gas mengalami pemuaian adiabatik. Gas juga melakukan usaha. Setelah melalui 2 proses pemuaian gas mengalami kompresi atau penyusutan isotermal. Gas kemudian membuang kalor Q2 ke reservoir suhu rendah T2, gas mendapatkan usaha pada proses ini. Diakhir proses gas mengalami kompresi atau penyusutan adiabatik. Pada proses ini, gas pendapatan usaha kembali dan kembali ke bentuk semula.

RUMUS SIKLUS MESIN CARNOT

Siklus Mesin Carnot

Rumus Siklus Mesin Carnot

Keterangan:                                                                                                      Q = Kalor yang dimiliki sistem
W = Usaha yang dilakukan sistem
∆U = Energi dalam sistem

EFISENSI MESIN CARNOT

Rumus Efisensi Mesin Carnot

Efesiensi yang dimiliki mesin Carnot adalah mesin dengan tingkat efesiensi tertinggi. Dapat dilihat berdasarkan persamaan diatas bahwa mesin kalor Carnot hanya bergantung pada suhu kedua tandon atau reservoir. Untuk didapatkan efisiensi maksimal (100%), maka suhu tandon T2 harus = 0 K. Mesin kalor Carnot dikatakan mesin yang sangat ideal karena disebabkan proses kalor Carnot merupakan proses reversibel (dapat dibalikkan), sementara kebanyakan mesin lainnya mengalami proses irreversibel (tidak terbalikkan).

*η adalah perbandingan antara kerja yang dilakukan mesin dengan kalor yang diserap, Q.

APLIKASI DAN SISTEM KERJA MESIN CARNOT

William Cullen

Kulkas

Kulkas merupakan contoh sederhana penerapan siklus Carnot yang mudah kita temui. Kulkas menjadi kebutuhan yang penting bagi rumah tangga. Jika kalian tahu, penemuan kulkas pertama ialah William Cullen tahun 1784. Hukum termodinamika dalam fisika berlaku untuk prinsip kerja kulkas ini. Mesin pendingin adalah mesin yang membuang kalor dari tempat dingin ke tempat panas dan membutuhkan usaha supaya proses tersebut bisa berjalan. Mesin pendingin membutuhkan usaha karena mesin pendingin tidak bekerja secara spontan.            *Hal ini dapat dihitung dengan persamaan, W= Q1-Q2

Berikut pembahasan tentang komponen-komponen kulkas:

Komponen-komponen Kulkas

1. Kompresor : Merupakan unsur terpenting yang berfungsi untuk memompa bahan pendingin keseluruh bagian.

2. Kondensor : Berfungsi sebagai alat penukar kalor dalam proses perubahan wujud gas bahan pendingin, yang pada suhu dan tekanan tinggi diubah menjadi wujud cair.

3. Filter : Berfungsi sebagai penyaring kotoran yang mungkin terbawa masuk aliran pendingin ke kulkas setelah proses sirkulasi.

4. Evaporator : Berfungsi untuk menyerap kalor dari benda yang dimasukkan, kalor yang sudah terhisap akan mendinginkan bahan makanan itu.

5. Thermostart : Berperan sebagai pengatur kerja kompresor secara otomatis berdasarkan pada batasan suhu di setiap bagian kulkas.

6. Heater : Berfungsi untuk mencairkan bunga es yang terbentuk di dalam evaporator.

7. Fan Motor : Berfungsi untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator ke seluruh bagian kulkas dan mendorong udara melalui kompresor.

8. Overload Motor Protector Overload Motor : Berguna sebagai pelindung komponen listrik dari kerusakan apabila arus listrik yang dihasilkan kompresor melebihi normal.

9. Bahan Pendingin (Refrigerant) : Bahan pendingin (refrigerant) berwujud sebagai zat yang mudah diubah bentuknya dari wujud gas menjadi cair, atau sebaliknya.