BAB 5

BAB 5SIKLUS CARNOT DAN REFRIGERASISiklus carnot

Diperkenalkan oleh Nicolas Sadi Carnot (1976-1832) pengkajian prinsip-prinsip hukum kedua termodinamika .

.Diaram PV dan TS siklus Carnot

1.Proses A-B Panas dipindahkan secara reversible dan isotermal ke sistem dari suatu reservoir bertemperatur tinggi pada T1 Sistem menyerap panas Q1. Volume sistim bertambah dari VA ke VB Sistim melakukan kerja ekspansi sebesar WAB seperti yang terlihat dilintasan A-B pada diagram PV

Isotermal

2.Proses B-C Proses ekspansi adiabatik temperature system turun dari T1 menjadi T2. Volume system bertambah dari VB ke VC Sistem melakukan kerja ekspansi sebesar WBC

Kerja ekspansi adiabatik:

3.Proses C-D, sistem dikontakkan dengan reservoir bertemperatur rendah T1 Panas dipindahkan secara reversibel dan isotermal ke reservoir bertemperatur rendah sebesar Q2. Sistem menerima kerja sebesar WCD Volume system berkurang dari VC menjadi VD. Penekanan gas secara isotermal (C-D)

4.Proses akhir D-A,

-Proses kompressi adiabatik reversibel sistem menerima kerja sebesar WDA Volume sistem berkurang dari VD menjadi VA Suhu sistem naik dari T2 menjadi T1

Kerja netto pada siklus Carnot:

Effisiensi siklus merupakan perbandingan kerja yang dilakukan terhadap panas yang masuk

A- D dan B C adiabatis

Sehingga:

=

= sehingga

Siklus RefrigerasiPada siklus refrigerator Carnot, proses dimulai dengan Proses ekspansi adiabatic (A-D) diikuti oleh Proses ekspansi isothermal (D-C), Kompresi adiabatik (C-B), dan diakhiri oleh Proses kompressi isotermal sebagaimana dapat dilihat pada diagram PV dibawah ini

Refrigerator Carnot menerima kerja luar W dan menyerap panas Q2 dari suatu reservoir dingin dengan temperatur T2, serta memberikan panas Q1 ke reservoir panas yang suhunya T1. Indeks kinerja siklus refrigerasi atau pompa kalor disebut coefficient of performance (COP) atau koefisien kinerja.

Perbedaan Siklus Carnot dan refrigerasiSiklus CarnotSiklus refrigerasi

1.

2. Sistem menyerap panas Q1 dari T13. Sistem melakukan kerja1.

2. Sistem menyerap panas Q2 dari T23. Sistem menerima kerja

Contoh 1Suatu mesin Carnot mengambil panas dari suatu reservoir yang suhunya 100oF dan memberikan panas ke reservoir 0oF. Jika mesin mengambil 1000 Btu dari reservoir 100oF, tentukan kerja yang dilakukan, jumlah panas yang diberikan ke reservoir 0 oF, dan efisiensi dari mesin tersebut.

Penyelesaian:

T1 = ( 100 + 460 ) = 560 oF

T2 = ( 0 + 460 ) = 460 oF

Q1 = 1000 Btu

W = Q1 Q2...a)

Dari persamaan

560 Q2 = 460 Q1Maka b)

Substitusi b ke a dan masukkan harga Q1, sehingga

Jadi kerja yang dilakukan mesin Carnot 178, Btu

Panas yang diberikan ke reservoir 0oF,

Effisiensi mesin Carnot,

Contoh 2. Suatu refrigerator dengan koefisien kinerja (COP) seperdua dari koefisien kinerja refrigerator Carnot, bekerja antara reservoir 360 R dan reservoir 720 R serta menyerap panas sebesar 600 BTU dari reservoir temperatur rendah. Berapa jumlah panas yang diberikan ke reservoir temperatur tinggi.

Penyelesaian:

Koefisien kinerja refrigerator carnot,

maka

Maka koefisien kinerja refrigerator carnot.

dan koefisien kinerja dari refrigerator yang dimaksud,

Jadi panas yang diberikan refrigerator tersebut ke reservoir temperatur tinggi tersebut adalah 1800 BTUSoal1. Refrigerator yang digerakkan oleh motor 0,75 kW memindahkan 200 kJ/menit dari benda dingin. Berapakah koefisien kinerja refrigerator ini? Pada laju berapa kalor diberikan ke benda panasnya?2.Suatu mesin carnot beroperasi dengan gas ideal dimana Cv = 3/2 R. Selama ekspansi isothermal volume bertambah dua kali volume mula-mula (V2 = 2V1). Perbandingan volume mula-mula dengan volume akhir adalah 5,7. Kerja yang dilakukan mesin 6,134. 106 ft.lb. Gas terdiri dari 2 lbmole, tentukan temperatur masing-masing reservoir dimana mesin beroperasi dan buat diagramnya

Gambar 7.2. Proses Siklus Daya Carnot

Reservoir panas pada suhu T1

Resevoir dingin, suhu T2

Wnet

Q1

Q2

Reservoir panas pada suhu T1

Resevoir dingin, suhu T2

W

Q1

Q2

_1244101377.unknown

_1244535562.unknown

_1244622249.unknown

_1260665934.unknown

_1260879867.unknown

_1260880447.unknown

_1260879820.unknown

_1260665880.unknown

_1244536569.unknown

_1244548392.unknown

_1244549111.unknown

_1244551513.unknown

_1244551632.unknown

_1244549236.unknown

_1244548956.unknown

_1244548212.unknown

_1244536068.unknown

_1244536318.unknown

_1244535892.unknown

_1244104903.unknown

_1244524671.unknown

_1244524828.unknown

_1244524333.unknown

_1244103591.unknown

_1244103882.unknown

_1244102341.unknown

_1243666636.unknown

_1243672870.unknown

_1244097120.unknown

_1243672724.unknown

_1234598624.unknown

_1243423810.unknown

_1243517204.unknown

_1234692673.unknown

_1234692879.unknown

_1234598021.unknown

_1234598408.unknown

_1234597137.unknown