Siklus Carnot

Mesin carnot merupakan mesin kalor yang dapat mengubah energi (kalor) menjadi bentuk lainnya (usaha mekanik). Disamping mesin carnot, terdapat pula mesin-mesin lain yang digolongkan dalam mesin kalor sperti mesin uap, mesin diesel dan bensin, mesin jet dan reactor atom. Pada prinsipnya cara kerja mesin kalor ada tiga proses penting yaitu

1. Proses penyerapan kalor dari sumber panas yang sering disebut sebagai reservoir (tandon) panas.

2. Usaha yang dilakukan oleh mesin.3. Proses pembuangan kalor pada tempat yang bersuhu rendah, tempat ini sering disebut

reservoir (tandon) dingin.

Pada tahun 1824 seorang insinyur prancis Sadi Carnot (1796-1832) mengusulkan mesin ideal yang dapat melakukan usaha secara maksimal dan efisien dibandingkan dengan mesin-mesin kalor lainnya. Ia membuktikan secara teoritis bahwa tidak ada mesin yang lebih efisien dari mesin ideal ini, walaupun pada kenyataannya mesin idealini tidak dapat dibuat.

Mesin carnot bekerja berdasarkan suatu siklus yang disebut siklus carnot. Siklus ini terjadi pada sebuah silinder berisi gas yang dinding-dindingnya terisolasi secara temal ( panas tidak dapat menembus dinding silinder). Bahan atau zat yang dilibatkan dalam msin kalor berdasarkan silkus carnot adalah suatu gas ideal. Proses termodinamika yang terlibat dalam siklus carnot terdiri dari dua proses isothermal dan dua proses adiabatic. Proses ini dapat dilihat pada grafik:

PA A Q

PB B

PD D

PC Q2 C

VA VD VB VC

A B : proses isothermal

B C : proses adiabatic

C D : proses isothermal

D A : proses adiabatik

1. Proses AB

Pada proses ini, gas dikontakkan dengan reservoir panas bersuhu T1 melalui dasar silinder. Kemudian beban sedikit demi sedikit dikurangi sehingga piston (penghisap) terangkat dan gas akan memuai (berekspansi) secara isothermal pada suhu T1. Selama proses ini gas menyerap kalor sejumlah Q1 dan melakukan usaha (WAB) Dengan menaikkan piston keatas.

2. Proses BC

Pada proses ini, dasar silinder yang semula dikontakkan pada reservoir panas sekarang diberi dinding yang terisolasi terhadap lingkungan. Sedikit demi sedikit beban dikurangi dan membiarkan gas memuai (mengembang = berekspansi) secara adiabatik. Selama proses inisuhu gas turun dari T1 menjadi T2 dan gas melakukan usaha sebanyak WBC yang ditunjukkan dengan naiknya piston.

3. Proses CD

Pada proses ini, gas dikontakkan dengan reservoir dingin bersuhu T2 melalui dasar silinder. Kemudian beban ditambahkan sedikit demi sedikit sehingga piston turun dan membiarkan gas termampatkan (terkompres) secara isothermal pada suhu T2. Selama proses ini gas akan membuang kalor sebanyak Q2 dan menerima usaha (berarti usaha negatif) dari luar sebesar WCD.

4. Proses DA

Pada proses ini, dasar silinder kembali di isolasikan terhadap lingkunagn. Sedikit demi sedikit, beban ditambahkan dan biarkan gas termampatkan secara adiabatic. Selam proses ini suhu gas naik dari T2 menjadi T1 dan gas menerima usaha dari luar sebanyak WDA

yang ditunjukkan dengan turunnya piston.