carnot dan efisiensi

8/14/2019 Carnot dan efisiensi

1/14

HUKUM KEDUATERMODINAMIKA

NANIK DWI NURHAYATI,S.SI,M.SI

nanikdn.staff.uns.ac.id

nanikdn.staff.fkip.uns.ac.id

[email protected]

081556431053 / (0271) 821585
mailto:[email protected]:[email protected]


2/14

Proses siklis reversibel sebarang berupaProses siklis reversibel sebarang berupa

satu kurva tertutupsatu kurva tertutup

Proses ini dapat didekati dg siklus CarnotProses ini dapat didekati dg siklus Carnotdg arah yg samadg arah yg sama

Hasil keseluruhan menjadi suatu garisHasil keseluruhan menjadi suatu garis

bergerigi yang tertutup.bergerigi yang tertutup.

Jika siklus-siklus itu dibuat lebih kecil, makaJika siklus-siklus itu dibuat lebih kecil, maka

bagian adiabatik seluruhnya salingbagian adiabatik seluruhnya salingmelenyapkanmelenyapkan

Sedangkan bagian-bagian isotermalnyaSedangkan bagian-bagian isotermalnya

tidaktidak

HukumHukum

Kedua TermodinamikaKedua Termodinamika


3/14

Jika dalam suatu proses terdapat arus panas antaraJika dalam suatu proses terdapat arus panas antara

sistem dg lingkungannya secara reversibel, maka padasistem dg lingkungannya secara reversibel, maka pada

hakekatnya suhu sistem dan suhu lingkungan adalahhakekatnya suhu sistem dan suhu lingkungan adalahsama.sama.

Besar arus panas ini yang masuk ke dalam sistem atauBesar arus panas ini yang masuk ke dalam sistem atau

yg masuk ke dalam lingkungan di setiap titik adalahyg masuk ke dalam lingkungan di setiap titik adalah

sama, tetapi harus diberi tanda yg berlawanan.sama, tetapi harus diberi tanda yg berlawanan. Karena itu perubahan entropi lingkungan sama besarKarena itu perubahan entropi lingkungan sama besar

tetapi berlawanan tanda dengan perubahan entropitetapi berlawanan tanda dengan perubahan entropi

sistem dan jumlahnya menjadi 0.sistem dan jumlahnya menjadi 0.

Karena sistem bersama dg lingkungannya membentukKarena sistem bersama dg lingkungannya membentukdunia, maka boleh dikatakan bahwa entropi duniadunia, maka boleh dikatakan bahwa entropi dunia

adalah tetapadalah tetap

Pernyataan tersebut hanya berlaku pada prosesPernyataan tersebut hanya berlaku pada proses

reversibel sajareversibel saja


4/14

Telah menjadi kodrat manusia di dunia ini bilaTelah menjadi kodrat manusia di dunia ini bilasesuatu tersedia melimpah dan murah, makasesuatu tersedia melimpah dan murah, makapenggunaannya pun cenderung boros/tidakpenggunaannya pun cenderung boros/tidak

memperhatikan efisiensi.memperhatikan efisiensi.Hal tersebut berlaku dalam penggunaan di bidHal tersebut berlaku dalam penggunaan di bidenergi terutama energi vital bagi manusia danenergi terutama energi vital bagi manusia danpembangunan yaitu energi listrik dan bahan bakarpembangunan yaitu energi listrik dan bahan bakarminyak (BBM).minyak (BBM).

Di Indonesia, telah lama terjadi.Di Indonesia, telah lama terjadi.

Rakyat Indonesia dimanjakan dg biaya listrik danRakyat Indonesia dimanjakan dg biaya listrik danharga BBM murah, shg menimbulkan argumenharga BBM murah, shg menimbulkan argumenberada dalam jumlah melimpah. Secara tidakberada dalam jumlah melimpah. Secara tidaklangsung, menumbuhkan perilaku polalangsung, menumbuhkan perilaku polakonsumtif/boros dan tidak terkendali. Akibatnyakonsumtif/boros dan tidak terkendali. AkibatnyaIndonesia diprediksi para ahli energi kurun waktuIndonesia diprediksi para ahli energi kurun waktu

15-20 th mendatang akan mengalami krisis energi.15-20 th mendatang akan mengalami krisis energi.

Prinsip dasar efisiensi energi adalah menggunakanPrinsip dasar efisiensi energi adalah menggunakanjumlah energi yang sedikit tetapi tujuan atau hasiljumlah energi yang sedikit tetapi tujuan atau hasilyang didapat sangat maksimal. Dalam upayayang didapat sangat maksimal. Dalam upayaefisiensi energi ini, di kaji pada hukumefisiensi energi ini, di kaji pada hukumTermodinamikaTermodinamika..
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/reaksi-anorganik/termodinamika/http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/reaksi-anorganik/termodinamika/http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/reaksi-anorganik/termodinamika/http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/reaksi-anorganik/termodinamika/


5/14

Konsep Efisiensi dlmHukumTermodinamika

Untuk merancang sebuah perencanaan yang optimal dalam memanfaatkanenergi, berbagai konsep telah dikembangkan, yang salah satunya adalah

dengan analisis energi yang berdasarkan pada hukum Termodinamika.Disebutkan dalam hukum ke-1 Termodinamika bahwa energi tidak

dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapatdiubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.Dalam pendekatan hukum ke-1 ini, strategi efisiensi energi lebih cenderungpada pemanfaatan sumber daya energi secara efisien. Efisien yangdimaksud disini adalah penggunaan sumber-sumber energi disesuaikandengan kualitas yang dibutuhkan


6/14

Siklus Carnot Carnot (1824) memperkenalkan suatu proses

sederhana ke dalam teori termodinamika yg sekarang

dikenal sebagai siklus Carnot Carnot berusaha menjelaskan asas-asas fisis

mendasar yg menyangkut masalah efisiensi Usaha Carnot ini adalah dasar pengetahuan tentang

termodinamika Siklus Carnot dapat dilaksanakan dg sistem yg

bersifat apapun (padat, cair, gas, zat paramagnetik)


7/14

Diagram T-S

Pada gambar diatas, terlihat siklus Carnot a-b-

c-d-a dalam diagram T-S

Luas kawasan yg dikelilingi oleh kurvamenyatakan siklus Carnot adalah panas total yg

masuk atau keluar sistem


8/14

Siklus Carnot utk Gas Sempurna

Zat melakukan proses siklis yg terdiri dari 2 isoterm dan 2 adiabat

d

Q1

Q2

a

c

b

V

p

T2

T1

Dimulai dari a kembali ke a: Ekspansi isotermal dari a ke b

pada suhu T1, panas Q1 masuk

dan usaha dilakukan oleh sistem Ekspansi adiabatik dari b ke c,

suhu turun menjadi T2 danusaha dilakukan oleh sistem

Pemampatan isotermal pd suhu

T2 dari c ke d. Panas Q2 keluardari sistem dan usaha dilakukanthp sistem

Pemampatan adiabatik dari d kea, suhu naik menjadi T1 danusaha dilakukan thp sistem


9/14

MESIN CARNOT

9

qinTA

qoutTB

V1 V4 V2 V3

1

4

2

3

P

V

w

Proses Adiabatik

2 3 4 1

Proses Isotemal 1 2 3 4


10/14

Refrigeration : Perpindahan kalor

Refrigerators : Mesin yang menghasilkan refrigeration

Refrigeration cycles : siklus yang digunakan dalam menghasilkanrefrigeration.

Refrigerants : Fluida kerja yang digunakan dalam refrigerators.

Heat pumps : Refrigerators yang digunakan untuk pemanasan

1 Ton of Refrigeration = Kalor yang diambil dari 1 ton (2,000 lb) air ygbersuhu 32 F shg menjadi es pada 32 F selama 24 jam

1 Ton = 12,000 Btu/h = 3.517 kW

Kalor selalu mengalir dari medium bertemperatur tinggi kemedium bertemperatur rendah

Kalor hanya mengalir jika ada perbedaan temperatur

Tujuan : Mengambil kalor dari medium bertemperatur rendah dan

memberikannya ke medium yang bertemperatur lebih tinggi


11/14

= W/Q dgn W = Q1 + Q2 dan Q = Q1

= (Q1 + Q2)/ Q1

= (T1 T2)/ T1

Perumusan Kelvin: Tidak ada suatu

proses yang hasil akhirnya berupa

pengambilan sejumlah kalor dari suatu

reservoar kalor dan mengkonversi seluruh

kalor menjadi usaha

Perumusan Clausius: Tidak ada proses yanghasil akhirnya berupa pengambilan kalor dari

reservoar kalor bersuhu rendah dan

pembuangan kalor dalam jumlah yang sama

kepada suatu reservoar yang bersuhu lebihtinggi.

Efisiensi:


12/14

KesimpulannyaKesimpulannya tdk ada mesin lain yg mempunyai efisiensi termaltdk ada mesin lain yg mempunyai efisiensi termal

lebih tinggi dari mesin Carnot bila keduanyalebih tinggi dari mesin Carnot bila keduanya

beroperasi antara sepasang reservoir dg suhu tiapberoperasi antara sepasang reservoir dg suhu tiap

reservoir yang bersangkutan samareservoir yang bersangkutan sama

tdk ada mesin pendingin yg mempunyai koefisientdk ada mesin pendingin yg mempunyai koefisien

penampilan (COF) yg lebih tinggi dari pada mesinpenampilan (COF) yg lebih tinggi dari pada mesin

pendingin Carnot bila keduanya beroperasi antarapendingin Carnot bila keduanya beroperasi antara

sepasang reservoir dg suhu tiap reservoir ygsepasang reservoir dg suhu tiap reservoir yg

bersangkutan samabersangkutan sama


13/14

Refrigerator dan heat pump

Refrigerator dan heat pumps pada dasarnya merupakan

peralatan yang sama.

Refrigerator dan heat pumps berbeda hanya pada

tujuannya saja. Tujuan dari refrigerator adalah mengambil kalor

(QL) dari medium bersuhu rendah (mempertahankan

ruang pendingin tetap dingin)

Tujuan dari heat pump adalah mensuplai kalor (QH)

ke medium bersuhu tinggi (mempertahankan ruang

pemanas tetap panas)


14/14

COP (coefficient of performance) : Refrigerator

and heat pump

COP mesin panas = Q/ -W = Q1/ -W =Q1/-(Q1 + Q2)

= T1/ (T1 T2)

COP mesin dingin = Q2 / -W =Q2/-(Q1 + Q2)= T2/ (T1 T2)

carnot dan efisiensi

Documents