1. Dalam satu siklus, sebuah mesin menyerap 3000 Joule kalor dari reservoir suhu tinggi dan

membuang 1000 Joule kalor pada reservoir suhu rendah. Tentukan efisiensi mesin kalor

tersebut!

Pembahasan

Mesin kalor yang dimaksudkan pada soal-soal pada halaman ini tidak sama dengan mesin

Carnot. Mesin Carnot merupakan mesin kalor ideal dan hanya ada secara teoritis. Sebaliknya

mesin kalor yang dimaksudkan pada soal ini adalah mesin kalor nyata, bukan mesin kalor

teoritis (mesin Carnot).

Diketahui :

Kalor yang diserap (QH) = 3000 Joule

Kalor yang dibuang (QL) = 1000 Joule

Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 3000 – 1000 = 2000 Joule

Ditanya : Efisiensi mesin kalor (e)

Jawab :

2. Suatu mesin kalor menghasilkan usaha 2000 Joule dan membuang kalor sebanyak 500 Joule

dalam satu siklus. Efisiensi mesin tersebut adalah…

Pembahasan

Diketahui :

Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 2000 Joule

Kalor yang dibuang (QL) = 5000 Joule

Kalor yang diserap (QH) = 2000 + 5000 = 7000 Joule

Ditanya : Efisiensi mesin kalor (e)

Jawab :

3. Mesin sebuah mobil mempunyai efisiensi 30%. Jika mesin tersebut menghasilkan usaha

10.000 Joule tiap siklus, berapa kalor yang dibuang oleh mesin setiap siklus ?

Pembahasan

Diketahui :

Efisiensi (e) = 30 % = 30/100 = 0,3

Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 3000 Joule

Ditanya : Kalor yang dibuang mesin setiap siklus (QL)

Jawab :

Hitung kalor yang diserap (QH) menggunakan rumus efisiensi (e) mesin kalor :

Kalor yang dibuang per siklus (QL) = kalor yang diserap

(QH) – usaha yang dihasilkan (W)

QL = 10.000 Joule – 3000 Joule

QL = 7000 Joule

4. Efisiensi suatu mesin Carnot yang menyerap kalor pada suhu 1200 Kelvin dan membuang

kalor pada suhu 300 Kelvin adalah…

Pembahasan

Diketahui :

Suhu tinggi (TH) = 1200 K

Suhu rendah (TL) = 300 K

Ditanya : Efisiensi mesin Carnot (e)

Jawab :

5. Sebuah mesin Carnot bekerja dalam suatu siklus antara 727oC dan 127oC. Mesin tersebut

menyerap kalor 6000 Joule pada reservoir suhu tinggi. Efisiensi mesin dan usaha yang

dilakukan oleh mesin dalam satu siklus adalah…

Pembahasan

Diketahui :

Suhu tinggi (TH) = 727oC + 273 = 1000 K

Suhu rendah (TL) = 127oC + 273 = 400 K

Kalor yang diserap (QH) = 6000 Joule

Ditanya : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e QH

W = (0,6)(6000)

W = 3600 Joule

6. 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…

Pembahasan

Diketahui :

Suhu tinggi (TH) = 527oC + 273 = 800 K

Suhu rendah (TL) = 127oC + 273 = 400 K

Kalor yang diserap (QH) = 10.000 Joule

Ditanya : Kalor yang dibuang oleh mesin per siklus

Jawab :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

W = (0,5)(10.000)

W = 5000 Joule

Kalor yang dibuang oleh mesin setiap satu siklus (QL) = kalor yang diserap (QH) – usaha yang

dilakukan (W)

QL = QH – W

QL = 10.000 – 5000

QL = 5000 Joule

Kalor yang dibuang oleh mesin per siklus = 5000 Joule

7.  Tentukan efisiensi dan usaha yang dilakukan mesin Carnot dalam satu siklus berdasarkan

grafik di bawah…

Pembahasan

Diketahui :

Suhu tinggi (TH) = 800 K

Suhu rendah (TL) = 300 K

Kalor yang diserap (QH) = 1000 Joule

Ditanya : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan mesin Carnot

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e QH

W = (0,625)(1000)

W = 625 Joule