Efesiensi dan Usaha Mesin Carnot

 Perhatikan gambar berikut ini!

Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 840 joule, tentukan :

a) Efisiensi mesin Carnot

b) Usaha mesin Carnot

Penyelesaian:

Mesin Carnot terdiri dari dua proses isotermal dan dua proses adiabatik.

Mesin Carnot adalah mesin bakar yang menghasilkan usaha dari kalor yang diserap pada reservoir suhu tinggi dan dilepas pada reservoir suhu rendah.

Efisiensi mesin Carnot dihitung berdasarkan reservoir suhu tinggi (T₂) dan reservoir suhu rendah (T₁) atau kalor serap (Q₁) dan kalor lepas (Q₂).

Usaha (W) = kalor serap (Q₁) - kalor lepas (Q₂)

 

Diketahui

Reservoir suhu tinggi T₁ = 227⁰C

Reservoir suhu tinggi T₂ = 27⁰C

Kalor serap/masuk Q₁ = 840 joule

 

Ditanya :

Efisiensi mesin Carnot :

Penyelesaian :

Konversi satuan suhu menjadi Kelvin

T₁ = 227⁰C + 273 = 500 K

T₂ = 27⁰C + 273 = 300 K

Rumus efisiensi mesin Carnot

 

Substitusikan T₂ dan T₁

 

 

Diperoleh efisiensi mesin Carnot sebesar 0,4 atau 0,4 x 100% = 40%.

 

Berapa kalor yang dilepas (Q₂)?

 

 Kalor yang dilepas atau kalor buang sebesar 540 joule.

 Berapa usaha (W) yang dihasilkan?

 W = Q₁ - Q₂

 W = 840 – 540 = 300 J