Perhatikan gambar 1 di atas. Apabila reservoir bersuhu tinggi menyerap kalor sebesar 1200 Joule. Hitunglah !
a) nilai efisiensi mesin Carnot
b) Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot
c) Perbandingan antara kalor yang dibuang dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
d) Jenis proses yang terjadi da, cd, bc, dan ab
Diketahui :
T1 = 227oC = 500 K
T2 = 27oC = 300 K
Ditanya ?
a. µ . . . ?
b. w . . . ?
c. Q : W . . . ?
d. Proses da, cd, bc dan ba . . . ?
Jawaban :
a. η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%
η = ( 1 − 300/500) x 100% = 40% = ( 1 − Tr/Tt) x 100% = ( 1 − 300/500) x 100% = 40%
jadi efisiensi mesin carnot tersebut 40 %
b. η = W/Q1
w = η x Q
W = 0.4 (1200)
W = 480 Joule.
Jadi usaha yang dilakukan oleh mesin carnot sebesar 480 Joule
c. Q2 = Q1 – W
Q2 = 1200J – 480 J
Q2 = 720 J
Q2 : W
720 J : 480 J = 3 :2
Jadi perbandingan antara kalor yang dibuang dan usaha yang dihasilkan oleh mesin carnot adalah 3 :
d. da merupakan proses pemampatan secara adiabatik, dimana volume gas mengalami penurunan dan suhu gas mengalami kenaikan.
cd merupakan proses pemampatan secara isotermal, dimana volume gas mengalami penurunan dan suhu gas konstan.
bc merupakan proses adiabtis, dimana volume gas mengalami kenaikan dan suhu gas mengalami penurunan.
ab merupakan proses isotermis, dimana volume gas mengalami kenaikan dan suhu gas konstan.
2. Efisiensi sebuah mesin Carnot sebesar 40%, jika reservoir suhu tinggi mesin carnot 800K. Berapa kenaikan suhu yang diperlukan agar efisiensi mesin carnot menjadi 50% ?
Diketahui :
µ1 = 40 %
T1 = 800 K
µ2 = 50%
Ditanya :
T2 . . . ?
Jawab :
µ1 = 40 % = 0.4
1 - µ = 1 – 0.4 = 0.6
Sehingga di peroleh suhu rendah
T = (1-µ)T1
T = 0.6(800)
T = 480 K
Untuk efisiensi kedua
µ2 = 50% = 0.5 dan suhu rendah sebesar 480K
Maka suhu tinggi
T2 = 480 / 0.5
T2 = 960K
ΔT = T2 – T1
ΔT = 960K – 800K
ΔT = 160K
Jadi kenaikan suhu tinggi mesin untuk efisiensi 50% sebesar 160K
