2.  Siklus Carnot

SIKLUS CARNOT

Mesin Carnot adalah siklus termodinamika teoritis yang diusulkan oleh Leonard Carnot. Ini memperkirakan efisiensi maksimum yang mungkin dimiliki mesin panas selama proses konversi panas menjadi kerja dan, sebaliknya, bekerja antara dua reservoir 

Berdasarkan Gambar di atas dijelaskan siklus Carnot sebagai berikut :

1. Proses AB adalah pemuaian isotermal pada suhu T1. Pada proses ini sistem menyerap kalor Q1 dari reservoir bersuhu tinggi T1 dan melakukan usaha WAB.

2.  Proses BC adalah pemuaian adiabatik. Selama proses ini berlangsung suhu sistem turun dari T1 menjadi T2 sambil melakukan usaha WBc.

3. Proses CD adalah pemampatan isoternal pada suhu T2. Pada proses ini sistem menerima usaha WCD dan melepas kalor Q2 ke reservoir bersuhu rendah T2.

4. Proses DA adalah pemampatan adiabatik. Selama proses ini suhu sistem naik dari T2 menjadi T1 akibat menerima usaha WDA.

Siklus Carnot merupakan dasar dari mesin ideal yaitu mesin yang memiliki efisiensi tertinggi yang selanjutnya disebut mesin Carnot. Usaha total yang dilakukan oleh sistem untuk satu siklus sama dengan luas daerah di dalam siklus pada diagram p - V. Mengingat selama proses siklus Carnot sistem menerima kalor Q1 dari reservoir bersuhu tinggi T1 dan melepas kalor Q2 ke reservoir bersuhu rendah T2, maka usaha yang dilakukan oleh sistem menurut hukum I termodinamika adalah sebagai berikut.

Q = ∆U + W

Q1– Q2 = 0 + W

W = Q1– Q

Dalam menilai kinerja suatu mesin, efisiensi merupakan suatu faktor yang penting. Untuk mesin kalor efisiensi mesin ( η dibaca eta ) ditentukan dari perbandingan usaha yang dilakukan terhadap kalor masukan yang diberikan.

Efisiensi mesin Carnot merupakan efisiensi yang paling besar karena merupakan mesin ideal yang hanya ada di dalam teori. Artinya, tidak ada mesin yang mempunyai efisien melebihi efisiensi mesin kalor Carnot. Berdasarkan persamaan di atas terlihat efisiensi mesin kalor Carnot hanya tergantung pada suhu kedua tandon atau reservoir. Untuk mendapatkan efisiensi sebesar 100%, suhu tandon T2 harus = 0 K. Hal ini dalam praktik tidak mungkin terjadi. Oleh karena itu, mesin kalor Carnot adalah mesin yang sangat ideal. Hal ini disebabkan proses kalor Carnot merupakan proses reversibel. Sedangkan kebanyakan mesin biasanya mengalami proses irreversibel (tak terbalikkan).

Prinsip-prinsip mesin Carnot telah diterapkan dalam pengembangan berbagai teknologi yang umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari, seperti:

• Mesin pendingin: Kulkas, AC, dan freezer menggunakan siklus termodinamika yang didasarkan pada prinsip-prinsip mesin Carnot.

• Mesin pembakaran internal: Mesin mobil, motor, dan generator menggunakan siklus termodinamika yang didasarkan pada prinsip-prinsip mesin Carnot.

• Pembangkit listrik: Pembangkit listrik tenaga panas bumi, tenaga nuklir, dan tenaga angin menggunakan siklus termodinamika yang didasarkan pada prinsip-prinsip mesin Carnot.