Apa Itu Mesin Kalor dan Mesin Pendingin? | Fisika Kelas 11




Fisika kelas 11 materi tentang kalor dan pendingin




Ngeeeeeennnggg…..





Pernah naik ojek online nggak Squad? Misal dari rumah kamu ke sekolah gitu. Kalau kamu pernah atau mungkin sering menggunakan jasa ojek online, pernah kepikiran kenapa motor si abang ojek itu bisa jalan nggak?



“Karena ada bensin”



Iya benar, tapi lebih spesifik lagi dong. Kamu harus tahu nih bahwa mesin motor si abang ojek online itu bisa gerak karena adanya perubahan energi di mesin kalor. Apa itu mesin kalor?






A. Mesin Kalor / Mesin Carnot




Mesin kalor bisa disebut juga Mesin Carnot

. Mesin ini merupakan

alat yang berfungsi mengubah energi panas menjadi energi mekanik

. Sebagai contohnya, mesin motor ojek online tadi. Hasil pembakaran dari bahan bakar diubah menjadi energi gerak dalam mesin mobil.



piston mesin - mesin kalor


Rangkaian mesin motor yang bergerak karena adanya energi panas dari hasil pembakaran bahan bakar. (sumber: giphy.com)



Gambar di atas tadi merupakan piston yang ada pada

mesin kendaraan

yang menggunakan

prinsip aliran kalor spontan

.

Mesin carnot

memanfaatkan

prinsip kalor

yang

mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah tanpa perlu melakukan usaha

. Saat aliran kalor terjadi,

panas yang mengalir diubah menjadi usaha

, misalnya gerak. Konsep tersebutlah yang ditemukan oleh Nicolas Leonard Sadi Carnot.



nicolas carnot - mesin kalor


Nicolas Leonard Sadi Carnot (sumber: theapricity.com)



Nah, supaya dapat menghasilkan usaha,

mesin carnot

perlu menjalani

empat buah langkah

yaitu

2 proses isotermal

dan

2 proses adiabatik

. Gambarannya itu seperti ini Squad.



siklus mesin carnot - mesin kalor


Siklus dalam mesin carnot (sumber: quora.com)



Pertama-tama,

gas mengalami pemuaian isotermal

. Pada saat ini,

gas menyerap kalor

Q1 dari reservoir suhu tinggi T1 dan melakukan usaha. Kemudian,

gas mengalami pemuaian adiabatik

. Pada proses ini,

gas juga melakukan usaha

.



Setelah melalui 2 proses pemuaian ,

gas mengalami kompresi/penyusutan isotermal

.

Gas membuang kalor

Q2 ke reservoir suhu rendah T2. Pada proses ini,

gas mendapatkan


usaha

. Akhirnya, di

proses terakhir gas mengalami kompresi/penyusutan adiabatik

. Pada proses ini, gas

mendapatkan

usaha kembali, dan kembali ke bentuk semula. Berhubung

proses ini mengembalikan kondisi gas ke kondisi semula

, maka

siklus ini tidak mengalami perubahan energi dalam

. Maka, persamaan termodinamikanya menjadi



persamaan termodinamika


Menurut Nicolas Carnot,

mesin yang ideal

adalah

mesin yang sanggup mengubah seluruh panas menjadi usaha

. Sayangnya, mesin ideal itu tidak pernah ada. Semua mesin tidak dapat mengubah seluruh panas menjadi usaha. Sebagian besar panas terbuang sia-sia. Sebagian lagi menjadi bunyi, getaran, atau asap dan hanya sebagian kecil yang menjadi usaha. Buktinya apa Squad?



hasil pembakaran mesin menjadi asap


Hasil pembakaran mesin ada yang menjadi asap (sumber: giphy)



Oleh karena itu, ada konsep yang dikenal dengan

efisiensi mesin Carnot

.

Efisiensi

adalah

perbandingan dari panas yang berubah menjadi usaha dengan panas yang diserap

. Mudahnya begini Squad,

hasil bagi antara usaha yang dilakukan dengan kalor yang diserap

. Rumusnya seperti ini.



efisiensi mesin carnot


Sementara di atas sudah disebutkan bahwa Q1 – Q2 =W, maka



rumus efisiensi mesin carnot


Nah, karena Q1 = T1 dan Q2 = T2 , maka rumus di atas dapat juga berubah menjadi



rumus perubahan mesin carnot





Baca Juga:
Cara Kerja Teropong Bintang dan Rumus Penghitungannya




B. Mesin Pendingin



Kalau kamu di dalam ruangan ber-AC, apa yang kamu rasakan?



Sejuk kan? Nah, coba kalau kamu berdiri di samping benda ini yang sebenarnya masih satu paket dengan AC yang kamu rasa sejuk itu, gimana rasanya?



kompresor dan kondensor ac


Kompresor dan kondensor AC mengeluarkan hawa panas (sumber:artomorobarokahteknik.com)



Panas kan? Itu dia. Mesin pendingin seperti AC itu kebalikan dari mesin carnot.

Mesin pendingin membuang kalor

dari

tempat dingin

ke

tempat panas

dan

membutuhkan


usaha supaya proses tersebut bisa berjalan

.

Mesin pendingin


membutuhkan usaha

.



Kenapa perlu usaha? Ini karena

proses pada mesin pendingin adalah tidak spontan

. Usaha yang dibutuhkan untuk menjalankan mesin pendingin dapat dihitung menggunakan persamaan.





W = Q1 -Q2




Nah, seperti mesin carnot,

mesin pendingin juga tidak ideal

, alias

tidak dapat mengubah semua usaha untuk membuang panas

. Ada sebagian usaha yang dilakukan terbuang menjadi panas lagi, menjadi bunyi, dan atau menjadi getaran.



Jika mesin pendingin itu ideal, maka persamaan yang berlaku adalah



persamaan ideal


Nah,

ketidakidealan mesin pendingin

dapat dilihat dari

koefisien performansi

. Pada dasarnya, ini adalah

“efisiensi versi mesin pendingin”

. Koefisien performansi ditunjukkan dengan





koefisiensi performansi




Karena W = Q1 – Q2, maka





rumus koefisiensi performansi




Atau, karena
tambahan mesin kalor
, maka





menghitung koefisiensi




Sekarang, kamu tahu kan kenapa angin keluaran dari AC terasa panas? Yups, karena

mesin pendingin bertugas membuang panas yang ada di dalam ruangan ke luar ruangan

.



Masih bingung tentang mesin kalor dan mesin pendingin? Diskusikan langsung yuk bersama teman-teman di seluruh Indonesia melalui
live teaching Brain Academy Online
. Dipandu oleh STAR Master Teacher lulusan PTN ternama yang asyik dan sabar banget!





LihatTutupKomentar