Mengenal Cara Kerja Mesin Carnot

Tanpa disadari, selama ini mesin motor yang sering kita pakai dan kendarai bisa bergerak karena adanya perubahan atau transform energi yang terjadi di dalam mesin kalor? Lalu, sebenarnya apa sih mesin kalor atau mesin carnot itu?

Namun sebelum itu, kira-kira apa yang kita rasakan saat sedang berada di dalam ruangan ber-AC? Pasti sejuk, bukan? Nah, mesin pendingin seperti AC adalah lawan atau kebalikan dari mesin carnot atau mesin kalor.

Mesin Carnot (Mesin Kalor)

Mesin carnot atau mesin kalor merupakan mesin yang mempunyai fungsi untuk merubah kumpulan energi panas menjadi energi mekanik. Contohnya adalah mesin motor yang melakukan aktifitas pembakaran dari bahan bakar yang kemudian diubah menjadi energi gerak di dalam mesin.

Cara kerja mesin carnot adalah dengan memanfaatkan prinsip atau penggunaan kalor yang dialirkan menggunakan suhu tinggi menuju ke suhu rendah tanpa melakukan sebuah usaha. Saat kaor dialirkan, panas yang mengalir kemudian akan diubah menjadi usaha, contohnya seperti gerak mekanis.

Namun di sisi lain, untuk bisa memproduksi sebuah usaha atau energi, mesin carnot perlu menjalani beberapa langkah teknis, yaitu dua proses isotermal dan dua proses adiabatik. Adapun tahapan atau siklus kerja mesin carnot adalah sebagai berikut:

1. Gas mengalami pemuaian isotermal.

2. Gas menyerap kalor (Q1) dari reservoir suhu tinggi  dan melakukan sebuah usaha.

3. Gas mengalami pemuaian adiabatik dan melakukan usaha.

4. Lalu gas mengalami kompresi/penyusutan isotermal.

5. Gas membuang kalor ke reservoir suhu rendah dan memperoleh usaha.

6. Gas mengalami kompresi/penyusutan adiabatik.

7. Gas memperoleh usaha kembali dan berubah ke bentuk semula.

Karena gas telah kembali pada kondisi semula, siklus ini tidak mengalami perubahan energi dalam. Berikut adalah persamaan termodinamikanya.

∆Q = W + ∆U

∆Q = W + 0

Q1−Q2 = W

Namun, tidak semua mesin bisa merubah seluruh panas menjadi sebuah usaha. Justru sebagian besar panas akan terbuang secara sia-sia, sedangkan sebagian lagi akan menjadi bunyi, getaran, atau asap, hanya sedikit saja panas yang berubah menjadi usaha.

Oleh sebab itu, kemudian lahir sebuah konsep efisiensi mesin carnot. Efisiensi dalam konteks ini merupakan perbandingan dari panas yang berubah menjadi usaha dengan panas yang berhasil diserap. Jadi, hasil pembagian antara usaha yang dilakukan dengan kalor yang diserap akan ditekan seminimal mungkin.

Sebagai ilustrasi, jika kita berdiri di samping sebuah kompresor dan atau kondensor, rasanya akan terasa panas, kan? Penyebab hal itu bisa terjadi karena ada proses pada mesin pendingin yang bertugas untuk membuang panas yang berada di dalam ruangan ke luar ruangan.

Selanjutnya, mesin pendingin akan membuang kalor dari tempat sejuk ke tempat yang panas. Untuk melakukan hal ini diperlukan sebuah usaha agar prosesnya dapat bekerja. Dan proses pada mesin pendingin tidak bisa dilakukan secara spontan.

Dan usaha yang dibutuhkan untuk menjalankan sebuah mesin pendingin, bisa dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

W = Q1−Q2

Seperti yang terjadi pada mesin carnot atau mesin kalor, mesin pendingin tidak bisa melakukan perubahan semua jenis usaha untuk membuang panas keluar. Terdapat sebagian usaha yang akan terbuang menjadi panas lagi, menjadi bunyi, atau menjadi getaran. Ini yang kemudian disebut sebagai siklus carnot.

Siklus (mesin) carnot termasuk ke dalam salah satu teori siklus termodinamika. Nantinya, dengan mengggunakan siklus carnot, kita akan bisa mengetahui di mana batas efisiensi yang dapat diraih mesin termodinamika klasik saat mengkonversi panas menjadi energi gerak. Selain itu kita juga bisa mengetahui letak perbedaan suhu reservoir panas dan dingin yang disebabkan oleh kerja pada sistem. Pelajari lebih lanjut dengan menghubungi kontak berikut ini : 081515889939 (Elga Aris Prastyo).