Mesin kalor

   
Selamat Datang Dipostingan blog Pertama kami~~~~

                       MESIN KALOR

1.Pengertian
   Mesin kalor merupakan suatu perangkat yang mampu mengubah kalor menjadi usaha. Munculnya ide mesin kalor berawal dari siklus carnot. Siklus carnot bersifat reversible, yang merupakan kajian mesin kalor secara teoritis. Pada kenyatannya suatu mesin kalor bersifat irreversible, contohnya adalah mesin otto yang dipakai untuk kendaraan berbahan bakar bensin dan siklus diesel yang dipakai peda kendaraan berbahan bakar solar. Mesin Uap buatan James Watt merupakan mesin kalor pertama yang digunakan untuk industri.
Salah satu hal yang harus diperhatikan dalam pembuatan mesin adalah efisiensi. Efisiensi suatu mesin kalor merupakan perbandingan antara usaha yang dihasilkan terhadap kalor masukan dikalikan 100%. Secara matematis, efisiensi mesin kalor dinyatakan sebagai berikut :

2.Ciri-Ciri Utama Mesin Kalor :

-Kalor dikirimkan ke mesin pada         temperatur yang relatif tinggi dari suatu tempat yang disebut reservoir
-Sebagian dari kalor input digunakan untuk melakukan kerja oleh working substance dari mesin, yaitu material dalam mesin yang secara aktual melakukan kerja (campuran bensin-udara dalam mesin mobil).
-Sisa dari kalor input heat dibuang pada temperatur yang lebih rendah dari  temperatur input ke suatu tempat yang disebut reservoar

3.Proses :
a. Pada langkah pertama, gas mengalami ekspansi isotermal. Reservoir suhu tinggi menyentuh dasar silinder dan jumlah beban di atas piston dikurangi. Selama proses ini berlangsung, temperatur sistem tidak berubah, namun volume sistem bertambah. Dari keadaan A ke keadaan B, sejumlah kalor (Q1) dipindahkan dari reservoir suhu tinggi ke dalam gas.
b. Pada langkah kedua, gas berubah dari keadaan B ke keadaan C dan mengalami proses ekspansi adiabatik. Selama proses ini berlangsung, tidak ada kalor yang keluar atau masuk ke dalam sistem. Tekanan gas diturunkan dengan cara mengurangi beban yang ada di atas piston. Akibatnya, temperatur sistem akan turun dan volumenya bertambah.
c. Pada langkah ketiga, keadaan gas berubah dari keadaan C ke keadaan D melalui proses kompresi isotermal. Pada langkah ini, reservoir suhu rendah (200 K) menyentuh dasar silinder dan jumlah beban di atas piston bertambah. Akibatnya tekanan sistem meningkat, temperaturnya konstan, dan volume sistem menurun. Dari keadaan 3 ke keadaan 4, sejumlah kalor (Q2) dipindahkan dari gas ke reservoir suhu rendah untuk menjaga temperatur sistem agar tidak berubah.
d. Pada langkah keempat, gas mengalami proses kompresi adiabatik dan keadaannya berubah dari keadaan D ke keadaan A. Jumlah beban di atas piston bertambah. Selama proses ini berlangsung, tidak ada kalor yang keluar atau masuk ke dalam sistem, tekanan sistem meningkat, dan volumenya berkurang.

Jadi siklus Carnot terdiri atas pemuaian isotermal, pemuaian adiabatik, penyusutan isotermal dan penyusutan adiabatik. Kalor Q1 diberikan ke sistem pada proses pemuaian isotermal dan kalor Q2 dilepaskan oleh sistem pada pemampatan isotermal. selisish Q1 dan Q2 merupakan usaha W yang dilakukan mesin Carnot.

4.Rumus Mesin karnot & kalor
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %
η = ( W / Q1 ) x 100%
W = Q1 − Q2
Keterangan :
η = efisiensi mesin Carnot (%)
Tr = suhu reservoir rendah (Kelvin)
Tt = suhu reservoir tinggi (Kelvin)
W = usaha (joule)
Q1 = kalor masuk / diserap reservoir tinggi (joule)
Q2 = kalor keluar / dibuang reservoir rendah (joule)

5.Contoh penerapan mesin kalor dalam            kehidupan sehari-hari :
• Setrika akan memanas jika dicolokan
• TV akan memanas jika digunakan terlalu lama
• Knalpot motor akan panas jika mesin dibiarkan terus menyala

6.Contoh Soal :
   1.Sebuah mesin kalor menyerap panas sebesar 3000 J dari suatu reservoir suhu tinggi dan membuangnya sebesar 2400 J pada reservoir suhu rendah.
Efisien mesin itu adalah..
a. 10%
b. 15%
c. 20%
d. 30%
e. 40%

Pembahasan :
Dik : Qh = 3000 J
         Ql = 2400 J
Dit : efisiensi (e) mesin kalor = ?  Jwb : e = 1 - Ql/Qh
            =1 - 2400/3000
            = 1 - 0,8 = 0,2
                            = 20% (C)

     2.Efisiensi mesin carnot yang menyerap kalor pada 400 K dan membuang kalor pada 300 K adalah...
A.25%
B.30%
C.40%
D.45%
E.50%

Pembahasan :
T1 = 400k
T2 = 300k
n   = 1 - t1/t2
     = 1 - 300/400 = 1/4 = 25%

●SOAL :

1. Efisiensi suatu mesin Carnot yang menyerap kalor pada suhu 1200 Kelvin dan membuang kalor pada suhu 300 Kelvin adalah…
A. 10%
B. 45%
C. 60%
D. 75%
E. 90%

2.Suatu mesin Carnot bekerja di antara reservoir suhu tinggi 527oC dan reservoir suhu rendah 127oC. Mesin Carnot tersebut menyerap kalor 10.000 Joule dari reservoir panas. Banyaknya kalor yang dibuang oleh mesin pada setiap siklus adalah…
A. 1000
B. 2000
C. 3250
D. 4500
E. 5000


Nama Kelompok (Enrico Fermi) :
•Febiola Margaret
•Monica Angelina
•Nur Aini


Sekian Terima Kasih....