Pembahasan:
Diketahui:
Suhu reservoir panas TH = 800 K
Suhu reservoir dingin TC = 400 K
Kalor masukan dari reservoir panas QH = 30 kJ
Usaha riil yang dihasilkan Wriil = 10 kJ
Ditanya:
Rugi-rugi usaha Wrugi = ?
Jawab:
Mesin Kalor adalah mesin yang mengubah energi panas (kalor) menjadi energi dalam bentuk lain (usaha), seperti energi mekanik. Mesin Kalor mampu menghasilkan usaha karena menurut Hukum 2 Termodinamika, kalor mengalir secara spontan dari reservoir panas ke reservoir dingin.
Mesin carnot adalah bentuk khusus dari mesin kalor yang sangat ideal di mana kalor yang dialirkan akan berbanding lurus dengan suhu pada reservoir sehingga pada mesin carnot berlaku persamaan efisiensi η=1−THTC di mana TC merupakan suhu di reservoir dingin dan TH merupakan suhu di reservoir panas. Suhu harus dinyatakan dalam satuan kelvin.
Pada mesin kalor di kondisi riil, terdapat rugi-rugi daya yang dihasilkan akibat adanya rugi panas, rugi bunyi, rugi gesekan, dan rugi inersia. Sehingga, persamaan efisiensi sebelumnya tidak berlaku lagi. Efisiensi pada mesin kalor secara umum didefinisikan perbandingan antara energi yang menjadi usaha dengan total kalor yang masuk ke dalam sistem dari reservoir panas, dengan kata lain η=QHW di mana W adalah usaha dan QH adalah kalor dari reservoir panas.
Cari efisiensi carnotnya terlebih dahulu
ηcarnot=1−THTC
=1−800400
=1−21
=21
Sehingga apabila mesin bekerja secara maksimal tanpa adanya rugi-rugi daya yang seharusnya dihasilkan adalah
ηcarnot=QHWideal
Wideal=ηcarnotQH
=21(30)
=15 kJ
Maka besarnya energi yang hilang adalah sebesar
Wrugi=Wideal−Wriil
=15−10
=5 kJ
Jadi, rugi-rugi usaha yang dialami mesin ini adalah sebesar 5 kJ.