Carnot

HUKUM THERMODINAMIKA II HUKUM THERMODINAMIKA II a

a PPeennggeerrttiiaann Huku

Hukum m thermthermodinaodinamika mika pertampertama a dipakdipakai ai untuuntuk k menghmenghubunubungkan gkan dan dan menenmenentukantukan type-type energi yang didapat dari suatu proses. Pada hukum thermodinamika pertama type-type energi yang didapat dari suatu proses. Pada hukum thermodinamika pertama  belum

 belum dijelaskan dijelaskan kearah kearah mana mana suatu suatu perubahan perubahan keadaan keadaan itu itu berjalan, berjalan, juga juga belumbelum dij

dijelaselaskan kan apaapakah kah perperubaubahan han itu itu revreversiersible ble ataatau u irevireversiersibleble. . PadPada a thethermormodindinamiamikaka  pertama,

 pertama, panas panas dapat dapat dirubah dirubah jadi jadi kerja kerja dan dan sebaliknya. sebaliknya. Dari Dari hasil hasil penelittianpenelittian menu

menunjukknjukkan an bahwa kerja bahwa kerja mekanmekanik ik dapat dirubahdapat dirubahh h seluruseluruhnya menjadi hnya menjadi panas, tetapipanas, tetapi  panas tidak dapat

 panas tidak dapat seluruhnya dirubah menjadi kerja seluruhnya dirubah menjadi kerja mekanik pada sustu mekanik pada sustu proses melingkar proses melingkar  dan ini

dan ini berarti adanya panas yang berarti adanya panas yang terbuterbuang cuma-cuma. Phenoang cuma-cuma. Phenomena diatas mena diatas dibahdibahas as padapada thermodinamika kedua.

thermodinamika kedua.

Pada hukum thermodinamika kedua memberi batasan tentang arah yang dijalani sustu Pada hukum thermodinamika kedua memberi batasan tentang arah yang dijalani sustu  proses

 proses yang yang sekaligus sekaligus memberi memberi kreteria kreteria apakah apakah proses proses itu itu reversible reversible atau atau irreversible.irreversible. Perubahan entropi dapat dipakai untuk menetukan arah yang dijalani suatu proses.

Perubahan entropi dapat dipakai untuk menetukan arah yang dijalani suatu proses.

b

b PernPernyatayataan-pan-pernyernyataaataan n HukuHukum m therthermodinmodinamika amika kedukeduaa Beb

Beberaperapa a perpernyanyataataan n umuumum m tentenyanyang g hukhukum um thethermormodindinamiamika ka kedkedua ua antantara ara lainlain sebagai berikut :

sebagai berikut : .

. PePernrnyayatatan !ln !lauausisiusus "

"idaidak k munmungkigkin n memmembanbangungun#me#membumbuat at suasuatu tu mesmesin in yanyang g berberopeoperasi rasi daldalam am satusatu cycle#siklus dengan hanya melalui trans$er panas dari benda yang dingin ke benda cycle#siklus dengan hanya melalui trans$er panas dari benda yang dingin ke benda yang panas.

yang panas. %.

%. PePernrnyayatataan &an &elelvivin ' Pln ' Plananck ck  "

"idaidak k munmungkigkin n memmembanbangun gun sustsustu u mesmesin in yanyang g bekbekerjerja a daldalam am satu satu cyccycle le dendengangan mengambil panas dari suatu reservoir dan menghasilkan kerja sebesar panas yang mengambil panas dari suatu reservoir dan menghasilkan kerja sebesar panas yang diambil.

diambil. (.

(. PerPernyanyataataan !ln !lausausius ius secasecara sra singingkatkat Panas tidak akan mengalir dengan sendirin

Panas tidak akan mengalir dengan sendirinya dari ya dari benda yang dingin ke benda yangbenda yang dingin ke benda yang  panas.

 panas. ).

). PerPernyanyataataan &eln &elvin Pvin Planlanck yack yang teng terakrakhir hir  *n

*nerergi gi yayang ng teterdrdapapat at dididuduninia a inini i selselalalu u beberurusasaha ha kekearaarah h didispspasi asi yayaititu u kekeararahah  pembagian panas yang merata.

 pembagian panas yang merata.

1 1

 Pro!e! re"er!ib#e dan pro!e! irre"er!ib#e

Menurut Ha$kin!, suatu proses dikatakan reversible jika : - Proses dapat dibalik 

- Benda kerja selalu dalam keadaan setimbang selama proses

- "idak ada trans$ormasi energi yang terjadi sebagai akibat dari rugi akibat gesekan Menurut Keenan, suatu proses dikatakan reversible bila sistem dan elemen-elemen sekelilingnya dapat dikembalikan secara menyeluruh kekeadaan mula-mula sesudah menjalani beberapa proses. Dari pernyataan diatas dapat disimpulkan bahwa :

Suatu proses dikatakan reversible, bila sistem dapat dikembalikan kekeadaan mula-mula tanpa menimbulkan perubahan keadaan pada sistem yang lain.

Suatu proses dikatakan ireversible, bila keadaan mula-mula dari sistem tidak dapat  dikembalikan tanpa menimbulkan perubahan keadaan pada sistem yang lain.

Berdasarkan pernyataan diatas, maka hanyalah proses reversible yang dapat digambar   pada diagram p-v+ "-s dan lain-lain. Pada prakteknya tidak ada proses reversible, semua  proses alami adalah irreversible atau proses yang sebenarnya.

Dari uraian diatas, jelas bahwa tidak ada suatu mesin yang mempunyai e$esiensi lebih  besar dari mesin reversible bila bekerja pada dua reservoir yang sama.

esin !arnot menggambarkan suatu mesin reversible.

d E%e!ien!i therma#

Pada gambar berikut gambar , sebuah mesin dengan perpindahan panas   dari

temperatur yang tinggi dan memberikan kerja , hal ini berarti  / 

  dan ini

tidak mungkin.

2 Perpindahan panas 0eservoir panas    Perpindahan kerja 1ambar  0eservoir panas _  / _ ' _% Perpindahan kerja 1ambar % 0eservoir panas  %

Pada gambar % .  /  '%, sehingga e$esiensi thermalnya adalah

th / perpindahan kerja dari mesin#perpindahan panas ke mesin

th / # / 2 ' %3# /  '#%

PRO&E& ME'IN(KAR ME&IN )ARNOT

Bilamana suatu sistem setelah mengalami beberapa perubahan keadaan dan akhirnya kembali ke keadaan semula, maka sistem dikatakan menjalani sustu proses melingkar. Pada diagram p-v lintasan suatu proses melingkar dapat di+ihat pada gambar berikut.

isalkan keadaan awal sistem pada titik 4, keadaan sistem berubah mengikuti lintasan 4-s- B. Pada perubahan ini volume sistem bertambah dan sistem menyerap panas %dari

reservoir panas. &emudian dari titik B keadaan sistem berubah lagi hingga kekeadaan awal dititik 4 dengan mengikuti lintasan B-s%-4. Pada perubahan ini volume sistem

 berkurang dan sistem melepaskan panas  kereservoir dingin. &erja netto yang

dihasilkan sistem selama proses melingkar ini adalah luasan yang dibatasi oleh lintasan tertutup 24-s 'B ' s%43. Pada proses melingkar, sistem berubah dan kembali kekeadaan

awal, maka energi dalam sistem tidak berubah. 5adi pada proses melingkar, karena energi dalam sistem adalah konstan, maka panas netto seluruhnya dirubah menjadi kerja luar  atau sebaliknya.

% '  /  dan 6 / 7

Pada tahun 8%), carnot membuat proses melingkar reversible yang terdiri dari sepasang  proses isothermal dan sepasang proses adiabatic. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh

3 _%9   -&erja netto 4 B s_ s   p v

 pendekatan e$esiensi tertinggi secara teoritis dan derajat kesempurnaan suatu mesin panas. Pada proses melingkar !arnot silinder yang dilengkapi piston#torak berisi gas seperti gambar berikut ini.

4 Proses  ' % *kspansi isothermal pada "_%

Proses % ' ( *kspansi adiabatic dari "_% ke "_

 ) % (

Proses ( ' ) &ompresi isothermal pada "_

Proses ) '  &ompresi adiabatik dari "

 ke "%

1ambar Proses !arnot

_%   % ( ) _{ } % (  )   p  p   p_%  p ) P ( 7

Proses !arnot terdiri dari empat macam proses reversible yang antara lain :

- Pro!e! *-+ ek!pan!i i!otherma#, sistem ini dihubungkan dengan reservoir panas temperatur konstan "% dan sistem menyerap panas % dari resevoir panas. olume

sistem bertambah dari  ke %dan sistem melakukan kerja ekspansi %.

 Besarnya kerja W 2  m!" 2 ln #$ 2 %$ 1 &

- Pro!e! +-, ek!pan!i adiabatik re"er!ib#e temperatur  sistem turun dari "% ke ".

olume sistem bertambah dari % ke ( dan sistem melakukan kerja ekspansi <.

 Besarnya kerja ekspansi adiabatik #W'&  m (v #" 2 ) " 1 &

d*  +, dW  -d 

- Pro!e! ,-. kompre!i i!otherma#, sistem ini dihubungkan dengan mreservoir dingin dengan temperatur konstan "1 dan sistem memberikan panas 1 dari resevoir dingin.

olume sistem berkurang dari 3 ke 4 dan sistem menerima kerja kompresi sebesar 

1.

 Besarnya kompresi isothermal #W 1 &  m!" 1 ln #$ 4 %$ 3 &

- Pro!e! .-* kompre!i adiabatik , sistem ini menerima kerja kompresi sebesar =, sehingga volume sistem berkurang dari ) ke  dan sistem kembali kekeadaan awal.

 Besarnya kerja kompresi adiabatik #W&  - m(v #" 2 ) " 1 &

&erja netto pada proses melingkar !arnot adalah 23  / % 9 < 9 9 =

 / m0"% ln 2%#3 9 m cv 2"% ' "3 9 m 0 " ln 2)#(3 ' m cv 2"% ' "3

 / m.0."% ln 2%#3 ' m.0." ln 2(#)3

Dari proses ekspansi adiabatik % ' ( dan kompresi adiabatik ) '  diperoleh, "%. % '  / ". ( - 

"%.  '  / ". ) - 

Diperoleh : %#/ (#)

Pada proses ekspansi isothermal  ' % dan kompresi iothermal ) ' , energi dalam gas ideal adalah konstan, maka :

% / % dan  / 

>ehingga kerja netto pada proses melingkar !arnot menjadi  / % ' 

*$esiensi thermis dari lingkaran carnot adalah, th / #%/ 2% '3#%

th / 2m.0."% ln2%#3 ' m.0." ln 2(#)33# m.0."% ln2%#3

th / 2m.0."% ln2%#3 ' m.0." ln 2%#33# m.0."% ln2%#3

th

/ 0T

+

 1T

*

23T

+

Dari persamaan th / 2% '3#%dan th / 2"% '"3#"%

Diperoleh

4

*

34

+

 / T

*

3T

+

1ambar diagram alir mesin !arnot adalah seperti gambar berikut.

;ingkaran pada gambar diatas menunjukan bahwa sistem menyerap panas. %  dari

reservoir panas dengan temperatur "% melakukan kerja luar . sebagian dari panas

diberikan pada reservoir dingin dengan temperatur " sebesar .

RE5RI(ERATOR 0PENDIN(IN2 )ARNOT

&arena proses melingkar carnot adalah proses reversible, maka proses ini dapat dibalik  dan proses ini disebut re$rigerator !arnot. esin !arnot disebut direct cycle dan re$rigerator carnot disebut reversible cycle. 0e$rigerator carnot menerima kerja luar  dan menyerap panas   dari reservoir dingin 2heat sink3 dengan temperatur "  serta

memberikan panas % ke reservoir panas temperatur "% .

/    "   " % " _% "_% 0eservoir dingin 0eservoir panas

 / % '  &oo$isien per$ormen c /  # / #2% ' 3 / "#2"% ' "3  #% / "#"% &esimpulan :

. &onversi secara kontinu dari panas menjadi kerja hanya mungkin terjadi  pada mesin yang bekerja periodik atau

menjalani sustu siklus.

%. Direct cycle terjadai pada mesin- mesin  panas sedang reversed terjadi pada  pesawat-pesawat 2instalasi3 pendingin

dan pompa.

(. Panas dari suatu reservoir dingin tidak  dapat diubah menjadi kerja.

). *$esiensi suatu proses !arnot yang ideal tidak akan pernah sama dengan .

>oal-soal

. >uatu mesin !arnot beroperasi dengan gas ideal dimana cv  / %#( 0. >elama

ekspansi isothermal volume dilipatgandakan 2% / %3. Perbandingan volume

mula-mula dengan volume akhir pada ekspansi adiabatik adalah ?,@. &erja output dari mesin adalah A,(). 7A _{$t.lb pada tiap siklus. 1as terdiri dari % lbm-mol,}

tentukan temperatur dari masing-masing reservoir dan buat diagram p dari  proses. 0   "  % "% 0eservoir dingin 0eservoir panas

Penyelesaian % / % + (#% / ?,@  0 / c p 'cv cv / (#% 0  c p / 0 9 (#% 0  c p / %,? 0   / c p#cv  / %,? 0#,? 0   / ?#(  _%   % ( )   ) _% ₍   p  p   p_%  p ) P ( 7

1ambar ;ingkaran carnot diagram p-

_ "_   % " % 0eservoir dingin 0eservoir panas

Pada ekspansi adiabatis % ' ( ".- _/konstan "%.%- / ".(- "% / "2(#%3- "% / ". ?,@ ?#( ' /(,% "

Pada ekspansi isothermal - % Pada proses ini d6 / 7 dan % / w%

% / 0 o. "%. ln 2%#3

% / %

%/ 0 o. "%. ln 2%#3

% / 0 o. "%. ln % 2$t.lb#lbm-mole3

6ntuk % lbm-mole gas ideal % / %. %

% / %. 7,AC. 0 o. "%.

% / ,(8 0 o."%.2$t.lb3

0o / ?)? $t.lb#lbm-mol

Pada kompresi isothermal (-) d6 / 7,  / w / 0 o. " ln2)#(3 )#(/ #% / 0 o. " ln2#%3  / 0 o. " ln2#%3  / 0 o. " ln 7,?  / - 7,AC 0 o. " $t.lb#lbm-mole

6ntuk % lbm-mole gas ideal  / %  / %.-7,AC.0 o "$t-lb  / -,(8.0 o." $t.lb  /% ' A,().7A _{/ 2,(8 0o."} % 9,(8.0o."3 $t.lb / ,(8.?)? 2"% 9"3 "% 9 " / 2A,().7A#,(8.?)?3o0  "% 9 " / %8@@o0  "%/ (,% " (,% " 9" / %8@@o0  " / A8?o0 

T

+

 / ,+ 6 789 / +*:+

o

R 

%. >uatu mesin !arnot mengambil panas dari reservoir 77o_{E dan memberikan panas}

ke reservoir 7o_{E. 5ika mengambil 777 B"6 dari reservoir 77}o_{E, tentukan kerja}

yang dilakukan, panas yang diberikan kereservoir 7o_{E serta e$esiensi dari mesin.}

Penyelesaian " / 27 9 )A73o0 / "/ )A7o0  "% / 277 9 )A73o0 / ?A7o0   / % '  #"/ %#"% ?A7  / )A7 %  / 2)A7#?A73 % % / 777 B"6  / 2)A7#?AC3. 777  / 8%,)( B"6  / % '   / 777 - 8%.)%8A  / @8,) B"6 *$esiensi !arnot th / #% th / @8,)#777 th /@,8A F

(. >uatu bangunan kecil didinginkan dengan re$rigerator !arnot. "emperatur diluar   bangunan 77o_{E dan temperatur didalam bangunan @7}o_{E. Bila re$rigerator tersebut}

digerakkan oleh motor listrik yang berkekuatan ? Hp, berapakah panas yang dibuang dari bangunan tersebut tiap jam.

Penyelesaian " / 2@7 9 )A73o0 / ?(7o0  "% / 277 9 )A73o0 / ?A7o0   Hp / %?)? B"6#jam  / % '  #"/ %#"% ?A7  / ?(7 % % / 2?A7#?(73  Dari persamaan  / % '  ?. %?)? / 2?A7#?(73  '  / A@))%? B"6#jam

). >uatu mesin carnot dipergunakan untuk menggerakkan re$rigerator carnot. esin carnot menyerap panas 7777 B"6 tiap jam dari reservoir panas dengan temperatur 77o_{! dan menghasilkan kerja luar sebesar ( Hp. 0e$rigerator dipakai}

untuk mendinginkan ruangan dimana temperatur didalam ruangan )7 o_{E dan diluar} 

ruangan %7o_{E. "entukan temperatur reservoir dingin dari mesin carnot serta panas}

yang dikeluarkan re$rigerator dari ruangan tiap jam. Penye#e!aian ; 1+   "    % "_% 0eservoir dingin 0eservoir panas  "  % "% 0eservoir dingin 0eservoir panas < "G < %G "%< 0eservoir dingin 0eservoir panas

esin carnot 0e$rigerator

esin carnot % / 7777 B"6#jam "% / 77o! "%/C#? 277 9%@(3 o0 / A@% o0   / ( Hp +  Hp / ?)? B"6#jam  / (. %?)? / @A(? B"6#jam  / % ' %# / "%#" atau  / %. "#"%  / % ' %."#"% " / "%2 ' #%3 " / A@%.2- @A(?#77773 " / AAo0  0e$rigerator carnot "%< / %7oE / %7 9)A7 / ?87o0  "< / )7oE / )7 9)A7 / ?77o0  < /  / @A(? B"6#jam < / %< ' < %<#< / "%<#"< atau %< / < ' "%<#"< < / < 22"%<#"<3 ' 3 < / <#22"%<#"<3 '3 < / @A(?#22?87#?773 '3 < / )@@77 B"6#jam 11

SIKLUS OTTO

Pada siklus tto, terdiri dari beberapa proses yang antara lain : . Pro!e! *-+, proses kompresi secara adiabatik.

Pada proses ini posisi ke dua katup tertutup, udara dan bahan bakar dikompresikan. Pada  proses ini tidak ada perpindahan panas 2 / 73, sehingga -w / u% 'u atau

$*-+ / -" 0T+-T*2

%. Pro!e! +-,, proses reversible pada volume konstan.

Pada tahap ini bahan bakar dan udara terbakar karena adanya percikan bunga api pada  busi. Pada tahap ini tidak ada kerja yang dilakukan, sehingga besarnya panas pada sistem

adalah  / u, ' u+  atau

< +-, / " 0T, 1 T+2

(. Pro!e! ,-., proses ekspansi adiabatik 

Pada roses ini terjadi langkah usaha dan tidak ada perpindahan panas 2 / 73, sehingga  besarnya kerja yang dilakukan adalah -w / u) ' u( atau

$,-. / -"60T. 1 T,2

). Pro!e! .-*, proses reversible pada volume konstan

Pada tahap katup buang mulai terbuka dan besarnya perpindahan panas pada sistem adalah  / u-u)  atau

< .-* / " 0T. 1 T*2

Besarnya e$esiensi thermis pada siklus tto adalah, th / wnet#in

wnet / $*-+ 9 $+-, 9 $,-. 9 $ .-*

wnet / -" 0T+-T*2= > = -" 0T.-T,29 7

wnet / -" 0T+-T*2 -" 0T.-T,2

 in /  %-( / cv 2"( ' "%3

sehingga diperoleh e$esiensi

th / -cv 2"%-"3 -cv 2")-"(3 #cv 2"( ' "%3 atau th /-"%9"-")9"(3#2"( ' "%3 th /2"(-"%3 - 2")- "3#2"( ' "%3 th / -2")- "3#2"( ' "%3 12 )  % ( " s Diagram "-s siklus tto

 pv _{/ c} )  % (  p v Diagram p-v siklus tto

6ntuk proses -% 2adiabatis3 berlaku persamaan "%#" /2#%3-, dan pada proses

( ' ) 2adiabatis3 berlaku persamaan "(#") / 2)#(3-,

dalam hal ini % / ( dan ) / , sehingga diperoleh "(#") / "%#" / 2#%3-

dari pers. "(#") / "%#"  atau

"(#"% / ")#" "(#"% 9  '  / ")#" "(#"% '  / ")#"-  "(#"% ' "%#"% / ")#"- "#" 2"( - "%3#"% / 2") - "3#" 2") '"3#2"( ' "%3 / "%#" untuk "%#" / 2#%3- atau "%#" / #2%#3- %# / r v2perbandingan kompresi3

>ehingga diperoleh besarnya e$esiensi thermis adalah . th /

-

"%#"

th /

-

#2%#3-

>oal-soal

"emperatur saat awal proses kompresi pada siklus tto ?)7o0, perbandingan komprsei 8, tekanan  atm, dan volume silinder 7,7% $t(. "emperatur maksimum pada siklus (A77o0.

"entukan :

a "emperatur dan tekanan pada akhir setiap proses  b *$esiensi thermal

c "ekanan rata-rata e$ekti$ 

5awab 13  th/  - ---r v-  pv / c )  % (  p v Diagram p-v siklus tto

&IK'U& DIE&E'

Pada siklus Diesel, terdiri dari beberapa proses yang antara lain : . Pro!e! *-+, proses kompresi secara adiabatik.

Pada proses ini posisi ke dua katup tertutup, udara dan bahan bakar dikompresikan. Pada  proses ini tidak ada perpindahan panas 2 / 73, sehingga -w / u% 'u atau

$*-+ / -" 0T+-T*2

%. Pro!e! +-,, proses reversible pada tekanan konstan.

Pada tahap ini bahan bakar terbakar karena tekanan kompresi yang cukup tinggi. Pada tahap ini besarnya panas pada sistem adalah  / u, ' u+  atau

<+-, / p 0T, 1 T+2

(. Pro!e! ,-., proses ekspansi adiabatik 

Pada roses ini terjadi langkah usaha dan tidak ada perpindahan panas 2 / 73, sehingga  besarnya kerja yang dilakukan adalah -w / u) ' u( atau

$,-. / -"60T. 1 T,2

). Pro!e! .-*, proses reversible pada volume konstan

Pada tahap katup buang mulai terbuka dan tidak ada kerja atau w / 7, besarnya  perpindahan panas pada sistem adalah  / u-u)  atau

< .-* / " 0T. 1 T*2

Besarnya e$esiensi thermis pada siklus Diesel adalah, th / in - out # in

 in /  %-( / c p 2"( ' "%3 dan out / )- / cv 2") ' "3

sehingga diperoleh e$esiensi

th / 2c p 2"( ' "%3 - cv 2") ' "33# c p 2"( ' "%3 14  r c- th / - --- 2 --- 3 r v-  2r c ' 3 r c / v(#v% dan r v / v%#v  pv _{/ c} )  % (  p v Diagram p-v siklus Diesel

&IK'U& DUA'

Pada siklus Dual, terdiri dari beberapa proses yang antara lain : . Pro!e! *-+, proses kompresi secara adiabatik.

Pada proses ini posisi ke dua katup tertutup, udara dan bahan bakar dikompresikan. Pada  proses ini tidak ada perpindahan panas 2 / 73, sehingga -w / u% 'u atau

$*-+ / -" 0T+-T*2

%. Pro!e! +-,, proses reversible pada volume konstan

Pada proses ini tidak ada kerja atau w / 7, besarnya perpindahan panas pada sistem adalah  / u-u)  atau

<,-+/ " 0T, 1 T+2

(. Pro!e! ,-., proses reversible pada tekanan konstan.

Pada proses ini besarnya panas pada sistem adalah  / u. ' u,  atau

<.-, / p 0T. 1 T,2

). Pro!e! .-9, proses ekspansi adiabatik 

Pada roses ini terjadi langkah usaha dan tidak ada perpindahan panas 2 / 73, sehingga  besarnya kerja yang dilakukan adalah -w / u? ' u) atau

$9-. / -"60T9 1 T.2

?. Pro!e! 9-*, proses reversible pada volume konstan

Pada proses ini tidak ada kerja atau w / 7, besarnya perpindahan panas pada sistem adalah  / u?-u  atau

<9-* / " 0T9 1 T*2

Besarnya e$esiensi thermis pada siklus Dual adalah, th / in - out # in

 in / <.-, = <,-+ dan out / <9-*

sehingga diperoleh e$esiensi

th / 22p 0T. 1 T,2 = " 0T, 1 T+22 - " 0T9 1 T*223 22p 0T. 1 T,2 = " 0T, 1 T+22 1 )  % (  p " v Diagram p-v siklus Dual

?  pv / c  r  p r c- th / - --- 2 --- 3 r c- 2r  p ' 3 9  r  p 2r c ' 3 r c / v)#v( r  p / p(#p%

>oal-soal

. >uatu siklus Diesel menggunakan udara dengan perbandingan kompresi 8. "emperatur terendah dari siklus adalah ?o_{! dan tekanan pada saat itu adalah ,}

 bar. "emperatur maksimum setiap siklus adalah 877o_{&. "entukan cut-o$$ ratio,}

tekanan maksimum pada siklus, spesi$ik perpindahan panas pada siklus dan e$eesiensi thermal. Dalam hal ini dianggap menggunakan perlakuan gas sempurna dengan cv / 7,@8 k5#kg & dan cp / ,77A k5#kg &.

Penye#e!aian ; / p3"

/ ,77A 37,@8 / ,)

"ekanan maksimum pada siklus terejadi  pada proses -% 2proses adiabatis3. Pada  proses ini dapat digunakan pers.

 p%#p / 2v#v%3

 p% / p. 2v#v%3

 p% / ,. 8 ,) / A%,@ bar 

Hubungan temperatur dan volume "%#" / 2v#v%3-

" / ?o! / 2? 9%@(3 / %88o& 

"% / ". 2v#v%3-

"% / %88. 8 ,)- / C8o& 

Pada proses %-( 2tekanan konstan3  p%.v%#"% / p(.v(#"(

 p% / p( ,

sehingga cut-o$$ ratio 2v(#v%3

 v(#v% /"(#"% / 877#C8 / ,CA

Proses ( ') 2proses adiabatik3 ")#"( / 2v(#v)3-

") / "(. 2v(#v)3-

v(#v% /,CA ///// v( / ,CAv%

v#v%/8 //// v / 8 v%

v/v) / 8 v% +

maka v(#v) / ,CA.v%#8 v%/ ,CA#8

Diperoleh,

") / 877.2,CA#83,)- / @)o& 

Perpindahan panas pada siklus  / cv2") ' "(3

 / 7,@8 2@) ' %883 / (%A k5#kg

*$esiensi thermal dapat dihitung dengan menggunakan pers. th / 2c p 2"( ' "%3 - cv 2") ' "33# c p 2"( ' "%3 1/   pv _{/ c} )  % (  p v Diagram p-v siklus Diesel

th / 2,77A 2877 ' C83 ' 7,@8 2@) ' %8833# ,77A 2877 ' C83

th / 7,A(%

%. >uatu siklus ideal Diesel menggunakan udara dengan perbandingan kompresi A. "emperatur terendah dari siklus adalah ?o_{! dan temperatur maksimum setiap siklus}

adalah @77o_{&. cv / 7,@8 k5#kg & ,  / ,)}

"entukan :

a. Perpindahan panas spesi$ik ke siklus

 b. Perpindahan kerja spesi$ik pada proses ekspansi adiabatis c. *$esiensi termal dari siklus

Penye#e!aian ;  / c p#cv

c p / . cv / ,) . 7,@8 / ,77A

Perpindahan panas spesi$ik ke siklus  / c p2"(-"%3

"( / @77 o! / @77 9 %@( / C@( o& 

Besarnya temperatur "% dapat dicari dari  persamaan

"%#" / 2v#v%3-

" / ? o! / %88 o& 

#v% / A

aka , "% / %88. A ,)- / 8@( o& 

Diperoleh besarnya perpindahan panas ke siklus 2pada proses %-(3

< / *>>70*:?, 1 8?,2 / **>77 k@3kg Besarnya kerja spesi$ik pada proses ekspansi adiabatis

 -  / du ,  / 7, sehingga w / - du  / -cv 2")-"(3

"( / C@( o& 

Besarnya ") dapat dihitung menggunakan

 persamaan ")#"( / 2(#)3- ") / "(. 2(#)3- Proses %-( (#% /"(#"% / C@(#8@( / %.%A ( / %,%A. % #% /A ///  / A.% v/ v) / A v% ") / C@(. 2%,%A#A37,) / C7,8 o&   / -cv 2")-"(3  / ->?*86 0:>*8 1 *:?,2 /?7: k@3kg Perpindahan panas dari siklus

 / cv2") ' "3

 / 7,@8 2C7,8 ' %883 / ))7,@ k5#kg *$esiensi thermal dapat dihitung dengan menggunakan pers. th / 2c p 2"( ' "%3 - cv 2") ' "33# c p 2"( ' "%3 th / **>77 - ))7,@ #**>77 th / 7.A7 10   pv / c )  % (  p v Diagram p-v siklus Diesel

 masuk 

(. >iklus ideal otto dengan perbandingan kompresi A : . "emperatur maksimum A77 o! dan temperatur minimum ? o!. "entukan perpindahan kerja spesi$ik dari siklus dan e$esiensi thermis.

@a$ab

Diagram siklus tto

Pada proses -% " /?o! / ? 9 %@( / %88 o&  "% / ". 2#%3- "% / %88.2A3 7,) "% / 8@(.7?%@ o&   -% / -cv 2"%-"3  -%/ -7,@8.28@(.7?- %883  -%/ -)%7,7AA k5#kg Pada proses (-)  (-) / -cv 2")-"(3

"( /A77 o! / A77 9%@( / 8@( o& 

")#"( / 2(#)3-

") / "(. 2(#)3-

( / %

) /  / A %

") / 8@(. 2%#A%3,) ' //// ") / A@.8?CA o& 

 (-) / -7,@8.2A@,8?CA ' 8@(3

 (-) / C7.C k5#kg

"otal perpindahan kerja 23 / C7,C ')7,7AA ////  / )8.%? kj#kg *$esiensi siklus tto

th / -2")- "3#2"( ' "%3 th /-22A@,8?CA-%883#28@(-8@(,7?%@33 th/ 7.A@7%( 1  pv _{/ c} )  % (  p v Diagram p-v siklus tto