SMA • Fisika TermodinamikaHukum II Termodinamika & Efisiensi Mesin Kalor

Simulasi Mesin Termal Siklus Carnot

Diagram P-V dinamis, pergerakan silinder piston gas ideal, dan batas efisiensi reversibel Carnot.

Efisiensi Maksimum Carnot:

\eta = \left( 1 - \frac{T_C}{T_H} \right) \times 100\%

Usaha Bersih Siklus:

W = Q_H - Q_C = \oint P \, dV

Entropi Siklus Tertutup:

\Delta S_{\text{siklus}} = \oint \frac{dQ}{T} = 0

Suhu Reservoir Termal

Reservoir Panas (

T_H

):800 K

400 K950 K1500 K

Reservoir Dingin (

T_C

):300 K

100 KMaks: 750 K

Preset Mesin Nyata & Ideal:

Silinder Piston Gas

Volume: 1.00 L

Kurva Diagram Tekanan (P) vs Volume (V)Luas Area = Usaha Bersih (W)

P (Tekanan) ↑

V (Volume) →

Langkah Siklus Aktif1. Ekspansi Isotermal (Menyerap Q_H pada T_H konstan)

Efisiensi Carnot (η)

62.5%

Reservoir Panas (TH)

800 K

527°C (Kalor Masuk QH)

Reservoir Dingin (TC)

300 K

27°C (Kalor Buang QC)

Teorema Siklus Carnot & Batas Hukum II Termodinamika:

Nicolas Léonard Sadi Carnot (1824) membuktikan bahwa tidak ada mesin kalor nyata yang dapat memiliki efisiensi melebihi mesin Carnot reversibel yang bekerja di antara dua reservoir suhu yang sama. Efisiensi 100% secara termodinamika mustahil dicapai karena hal itu mensyaratkan suhu reservoir dingin mencapai nol mutlak ( $T_C = 0\text{ K}$ ), yang melanggar Hukum III Termodinamika. Energi terbuang ( $Q_C$ ) adalah konsekuensi alamiah dari peningkatan entropi semesta.