Pernah mendengar Siklus Carnot? Pada saat belajar termodinamika kalian akan menemui gabungan proses yang akan kembali ke keadaan semula atau siklus yang disebut Siklus Carnot. Dalam siklus carnot, sebuah sistem melalui 2 lintasan isotermal dan 2 lintasan adiabatik agar kembali ke kedaan awalnya. Setiap lintasan dilakukan secara reversibel (artinya, dalam kesetimbangan termal dengan gaya dalam dan gaya luar yang hampir balans disetiap langkahnya). Pada waktu sistem tersebut bergerak dari keadaan A sampai keadaan C melalui keadaan B, sistem tersebut melakukan kerja ( Oxtoby, 2001 ).
Suatu sistem menjalani proses pemuaian isotermal dari keadaan A sampai B, kemudian menjalani proses pemuaian adiabatik untuk mengubah sistem dari keadaan B ke keadaan C. Keadaan C ke D adalah pemampatan isotermal, dari keadaan D ke keadaan awalnya (A) adalah proses pemampatan adiabatik. Proses dari A ke keadaan B, kemudian ke keadaan C dan D, dan akhirnya kembali ke keadaan A, menyatakan suatu siklus. Pada siklus ini diperlihatkan kerja yang dilakukan pada setiap tahap dan kalor yang diserap ( Atkins, 1996 ).
 |
| Proses Siklus Carnot |
Berdasarkan gambar di atas dapat dijelaskan siklus carnot sebagai berikut ( Young, 2002 ):
1. Proses AB adalah pemuaian isotermal pada suhu T1. Pada proses ini sistem menyerap kalor Q1 dari reservoir bersuhu tinggi T1 dan melakukan usaha WAB.
( Atkins, 1996 )2. Proses BC adalah pemuaian adiabatik. Pada proses ini berlangsung suhu sistem turun dari T1 menjadi T2 sambil melakukan usaha WBC.
( Atkins, 1996 )3. Proses CD adalah pemampatan isotermal pada suhu T2. Pada proses ini sistem menerima usaha WCD dan melepas kalor Q2 ke reservoir bersuhu rendah T2.
( Atkins, 1996 )4. Proses DA adalah pemampatan adiabatik. Selama proses ini suhu sistem naik dari T2 menjadi T1 akibat menerima usaha WDA.
( Atkins, 1996 )Siklus Carnot juga dapat terdiri dari proses-proses seperti ketika sebuah kapasitor diberi dan melepaskan muatan, sebuah zat paramagnetic diberi dan melepaskan muatan magnetnya ( magnetized dan demagnetized ), dan sebagainya. Namun, terlepas dari jenis peralatan atau zat kerja yang digunakan, siklus carnot selalu memiliki empat proses reversibel internal, dua proses adiabatic yang saling bergantian dengan dua proses isothermal. Jika sebuah siklus daya carnot dioperasikan pada arah yang berlawanan, besarnya semua energy yang dipindahkan selalu sama, tetapi perpindahan energinya berlangsung pada arah yang berlawanan. Siklus seperti ini dapat dianggap sebagai sebuah siklus refrijerator atau pompa kalor reversibel. Pengaruh refrijerasi atau pompa kalor dapat dilakukan pada suatu siklus hanya jika sejumlah kerja neto diberikan ke dalam sistem yang melakukan siklus ( Moran, 2004 ).
Kerja Neto yang dilakukan oleh sistem adalah ( Oxtoby, 2001 ) :
Maka kerja neto yang dilakukan oleh sistem dalam satu putaran mengelilingi siklus carnot adalah ( Oxtoby, 2001 ) :
Siklus carnot adalah model yang diidealisasi untuk sebuah mesin kalor. Bila sejumlah panas, qAB ditambahkan ke dalam sistem pada suhu yang lebih tinggi Th, sejumlah kerja netto –Wnet diperoleh dari sistem. Selain itu, sejumlah panas qCD akan dilepaskan pada suhu yang lebih rendah, tetapi energi ini sudah mengalami “degradasi” dan tidak bisa lagi digunakan dalam mesin. Efisiensi dari mesin di atas adalah nisbah dari nilai negatif kerja netto yang dilakukan pada sistem, -Wnet dengan panas yang ditambahkan sepanjang lintasan isotermal suhu tinggi ( Oxtoby, 2001 ) :
Kerja netto yang ada untuk melakukan tugas mekanik yang berguna seperti menyalakan generator listrik atau dinamo, tetapi panas qAB yang diserap pada suhu yang lebih tinggi Th, inilah yang harus “dibayarkan” dalam bentuk
batu bara atau minyak yang dihabiskan untuk memasok. Efisiensi harus maksimal untuk mendapatkan kerja sebanyak mungkin dengan biaya serendah-rendahnya ( Oxtoby, 2001 ).Daftar Pustaka
Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika Jilid I Edisi 4. Jakarta : Erlangga.
Moran, Michael J. 2004. Termodinamika Teknik Jilid I Edisi 4. Jakarta : Erlangga.
Oxtoby, David W. 2001. Prinsip – prinsip Kimia Modern Jilid I Edisi 4. Jakarta : Erlangga.
Young, Hugh D. 2002. Fisika Universitas Jilid I Edisi 10. Jakarta : Erlangga.
.jpeg)
