TERMODINAMIKA

Dalam termodinamika terdapat dua istilah penting untuk diketahui, yaitu sistem dan lingkungan. Sistem adalah segala sesuatu yang menjadi obyek pengamatan kita. Sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di luiar sistem.

1.    TEOREMA CARNOT

       Teorema Carnot berbunyi : “Tak ada sebuah mesin yang bekerja antara dua reservoir tertentu dapat melebihi efisien daripada mesin Carnot yang bekerja antara kedua reservoir.”

2.    SIKLUS CARNOT

            Ada 3 hal yang penting mengenai mesin yaitu :

1.      Berapa daya guna maksimum yang dapat dicapai oleh suatu mesin yang bekerja antara kedua reservoir itu.

2.      Bagaimana karakteristik mesin.

3.      Apa pengaruh sifat zat kerja.

            Untuk menjawab pertanyaan tersebut Nicelai Leonard Sadi Carnot ( 1824 ) seorang insinyur ulung bangsa Perancis menciptakan sebuah mesin yang ideal yang sampai sekarang terkenal dengan Siklus Carnot.

Mesin Carnot adalah mesin kalor hipotetis yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut siklus Carnot. Model dasar mesin ini dirancang oleh Nicolas Léonard Sadi Carnot, seorang insinyur militer Perancis pada tahun 1824. Model mesin Carnot kemudian dikembangkan secara grafis oleh Émile Clapeyron 1834, dan diuraikan secara matematis oleh Rudolf Clausius pada 1850an dan 1860an. Dari pengembangan Clausius dan Clapeyron inilah konsep dari entropi mulai muncul.

Siklus ini bekerja pada 4 proses yaitu :

1.      Proses adiabatik reversibel dalam arah sedemikian sehingga suhu naik sampai suhu T_H dari reservoir panas.

2.      Zat kerja tetap berhubungan dengan reservoir dengan suhu T_H dan menjalani proses isotermik reversibel dalam arah dan waktu sedemikian sehingga jumlah kalor Q_H diserap dari reservoir tersebut ( penyerapan kalor terjadi pada suhu konstan yaitu suhu dari reservoir panas ).

3.      Proses adiabatik reversibel dalam arah berlawanan dengan proses pertama sehingga suhu turun sampai suhu T_C dari reservoir dingin.

4.      Zat kerja tetap berhubungan dengan reservoir pada T_C dan mengalami proses isotermik reversibel dalam arah berlawanan dengan proses kedua sampai zat kerja mencapai keadaan mula – mula. Selama proses ini kalor Q_C diberikan kepada reservoir dingin ( pengeluaran kalor terjadi pada suhu konstan yaitu suhu dari reservoir dingin ).

       Mesin Carnot beroperasi diantara 2 reservoir panas pada suatu cara sedemikian hingga dimana semua panas diambil pada T konstan dari reservoar panas dan semua kalor dilepas dari reservoar dingin pada T konstan pula. Semua mesin yang beroperasi diantara dua reservoar kalor adalah termasuk mesin Carnot.

       Oleh karena mesin Carnot bekerja secara reversibel, maka tentu saja dapat beroperasi pada arah balikannya. Siklus balik ini disebut siklus refrijerasi reversibel, dimana kuantitas QH, QC¸ dan W adalah sama dengan siklus Carnot biasa hanya saja memiliki arah yang berlawanan. Theorema carnot menyatakan bahwa untuk dua reservoar kalor tertentu tidak ada mesin yang memiliki efisiensi thermal lebih tinggi daripada mesin Carnot. Suatu mesin yang menjalani siklus Carnot dinamakn mesin Carnot.  

Siklus Carnot dari gas ideal :

1.             a → b kompresi adiabatik reversibel sampai naik menjadi T_H.

2.         b → c Ekspansi isotermik reversibel. Selama proses ini kalor Q_H disersap    dari reservoir panas yang     bersuhu T_H.

3.             c → d Ekspansi adiabatik revesibel sampai suhu turun menjadi T_C.

4.          d→a Kompresi isotermik reversibel sampai keadaan mula – mula     tercapai.Selama proses ini kalor Q_C dikeluarkan ke reservoir dingin yang bersuhu T_C.