Mesin Kalor dan Efisiensi Siklus Carnot

Mesin kalor mengubah energi kalor jadi usaha mekanik, dengan efisiensi yang dibatasi oleh hukum termodinamika.

1. Konsep Mesin Kalor

Menyerap kalor dari reservoir suhu tinggi (Q₁), mengubah sebagian jadi usaha (W), dan membuang sisanya ke reservoir suhu rendah (Q₂).

2. Rumus Usaha Mesin Kalor

W = Q₁ - Q₂

3. Efisiensi Mesin Kalor

η = (W/Q₁) × 100% = (1 - Q₂/Q₁) × 100%

4. Siklus Carnot

Siklus mesin kalor ideal (teoretis) dengan efisiensi maksimum yang bisa dicapai antara dua reservoir suhu tertentu.

5. Efisiensi Carnot

η_carnot = (1 - T₂/T₁) × 100%

T₁ dan T₂ dalam Kelvin (suhu reservoir tinggi dan rendah).

6. Contoh Soal

Mesin Carnot bekerja antara suhu 600K dan 300K. Tentukan efisiensi maksimumnya.

η = (1-300/600) × 100% = 50%

Tidak ada mesin kalor nyata yang bisa mencapai efisiensi 100%, karena selalu ada kalor yang terbuang ke reservoir suhu rendah sesuai Hukum II Termodinamika.