8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
1/19
Menghitung Efsiensi Maksimum (teoritis) Mesin Kalor berbasis pengukuran suhu.
Akan dibuktikan bahwa
(T dalam Kelvin (K))
Berikut adalah pembuktiannya
C
H
C
H
T T
=
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
2/19
Telah dipela!ari....Mesin "arnot
H
C
H
C H
H Q
Q
Q
Q
W
e −=
−
==
1
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
3/19
Tahap A→ B dan C → D adalah proses isotermal:
dan
Shg:
Bila asumsi gas ideal# Energi $alam (%&) hanya bergantung padasuhumaka pada proses isotermal perubahan Energi $alam %&'Maka dari k * termo +'%&,- + ' - ' p d
gas ideal /'0T1
karena tahap 23d ker!a dari luar atauAdanya panas keluar maka - atau +negati4 (3)
(1)
( )
( ) DC C
A B H
C
H
V V RT
V V RT
Q
Q
ln
ln= ( )
( ) DC
A B
C
H
C
H
V V
V V
T
T
Q
Q
ln
ln=
a
b H ab H
V
V RT W Q ln==
c
d C cd C
V
V RT W Q ln==
d
cC
c
d C cd C
V
V RT
V
V RT W Q lnln =−=−=
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
4/19
Tahap B → C:
Tahap B → C dan D → A adalah proses adiabatik:
&ntuk proses adiabatik maka + ' shgdari k * termo + ' ' %& , - atau
Tahap D → A:
(2)
(3)
Vd
TdT
RCV
∫ ∫ =−C
B
Cool
Ho t
V
V
T
T
V
V
dV
T
dT
R
C
B
C V
V
T
T
V
V
V
V
dV
T
dT
R
C C
B
Ho t
Cool
ln== ∫ ∫
V dV RT dT C dV pU Q V +=+∆== .0
∫ ∫ =− A
D
Ho t
Cool
V
V
T
T
V
V
dV
T
dT
R
C
A
D
V
V
T
T
V
V
V
V
dV
T
dT
R
C D
A
Ho t
Cool
ln== ∫ ∫
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
5/19
Ruas kiri pers (2) dan (3) adalah sama sehingga:
or (!)or
Bila pers (!) disubsitusi ke pers (1)" sehingga:
terbukti#
(1)
or A
D
B
C
V
V
V
V lnln =
A
D
B
C
V
V
V
V =
D
C
A
B
V
V
V
V =
( )( ) DC
A B
C
H
C
H
V V
V V
T
T
Q
Q
ln
ln=
C
H
C
H
C
H
T
T x
T
T
Q
Q== 1
C
H
C
H
T
T
Q
Q=
A
B
D
C
V
V
V
V =
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
6/19
$%isiensi &esin Carnot:
Hubungan ini memberikan nilai e%isiensi maksimum yang
mungkin (e%isiensi teoritis) dari suatu mesin kalor yangberoperasi antara T Cool dan T hot (dalam Kelvin).
Efisiensi teoritis dipantau melalui suhu krn T fungsi keadaan,Sedangkan dan ! tdk dapat m"d patokan krn bukan fungsi
keadaan # dapat ter"adi $loss dan !$loss selama rute tempuh
H
C
H
C H
real Q
Q
Q
e −=
−
= 1
H
C
teoritis T
T
e −=
1
H
real
Q
W
e =
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
7/19
Koefsien Kiner!a (K) /endingin"arnot
Semakin besar perbedaan suhu TH %TC semakin ke&il harga K dan semakin besar
ker"a yang diperlukan untuk memindahkan
"umlah panas & yang dibutuhkan
Hubungan ini memberikan nilai koe%isien kiner'a ()maksimum yang mungkin (koe%isien kiner'a teoritis) darisuatu mesin refrigerator yang beroperasi antara T Cool dan T hot(dalam Kelvin).
H C
H C
QQQQ K /1
/−=
H
C
H
C
T T
QQ =
C H
C teoriticT T
T K
−
=
C H
C C
Q
W
Q K
−==
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
8/19
soal
5uhu reservoar dingin suatu re4rigerator
adalah 6 "# sementara ker!a dari luar yangmemindahkan kalor ke reservoar panas(+h'7 k81min) adalah sebesar 9 K-.
Tentukan suhu reservoar panas:
'Kun2i Th';77.< K
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
9/19
soal
5uhu reservoar dingin suatu re4rigerator
adalah 6 "# sementara ker!a dari luar yangmemindahkan kalor ke reservoar panas (7k81menit) adalah sebesar 9 K-. Tentukan suhureservoar panas:
8awab +2 ' +h = - ' 7 k8 = 9 k- (>) ' ;7k8
+21+h ' T21Th
;717'6?;1Th
Th';77.< K
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
10/19
5oal5uatu /@T& menghasilkan daya .k-. al ini diperoleh setelah prosespembangkitan steam pada suhu Kdan pembuangan panas ke aliran sungaibersuhu 6? K. 8ika real efsiensi thermal
dari /@T& adalah
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
11/19
5oal
5uatu /@T& menghasilkan daya . k-. al inidiperoleh setelah proses pembangkitan steam pada suhu
K dan pembuangan panas ke aliran sungai bersuhu6? K. 8ika real efsiensi thermal dari /@T& adalah
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
12/19
Bagaimana menentukan suatu siklus reversibel
(tertutup)# ir3reversible atau imposible berdasarkanpemantauan nilai efsiensi1koefsien kiner!aD
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
13/19
@ihat 2ontoh
A re4rigeration 2y2le operating between
two reservoirs re2eives energy QC froma cold reservoir at T C 250
oK and
re!e2ts energy QH to a hot reservoir at
T H 300 oK. For each o4 the 4ollowing2ases determine whether the 2y2leoperates reversibly# irreversibly# or is
impossibleDa. QC = 1000 kJ, W cycle = 400 kJ.
b. QC = 1500 kJ, QH =1800 kJ.
c. QH = 1400 kJ, W cycle = 200 kJ.*+*- -/
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
14/19
8awab
K teoriti2 ' T21(T3T" )' 6K 1 (;K 3 6K) '
a. K ' +21- ' 9k817k8 ' 6# irrev
b. K ' +21(+h3+2)'91(939) ' rev
2. K '(+h3-)1-'(9736)16'>imposible
d. K ' 7 irrev
8adi K'K teori'reversibelKFK teori'ireversibel -
C H
C teoritic
T T
T K
−
=
C H
C C
Q
W
Q K
−
==
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
15/19
&paya mendekati efsiensi maksimum
0 &tk mendekati efsiensi teoritis maka diupayakanmeminimalisir 4aktor34aktor penyebab ireversibilitas
3 meminimalisir gesekan3gesekan 3 komponen3komponen
terisolasi dengan
baik# dll.
0 Bila efsiensi real terlalu !auh dari efsiensi
teoritis maka
dikhawatirkan siklus akan
irreversibel
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
16/19
5*K@&5 $*E5E@
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
17/19
5iklus $iesel
Efsiensi 5iklus $iesel
5ehingga untuk menentukan efsiensi perlu diketahui
+in dan +out
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
18/19
Karena rute +in (63;) or +out (739) bukanisotermal (beda dgn "arnot)# maka
&tk men2ari +in G+out diterapkan k.* termo utk sistemtertutup
*sobaris
*sokhoris
8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)
19/19
Maka efsiensi siklus disesel
efsiensi 4aktual
efsiensi maksimum yg bisadi2apai (teoritis)
Top Related