HUKUM THERMODINAMIKA II a
Pengertian
Hukum Hukum thermodina thermodinamika mika pertama pertama dipakai dipakai untuk untuk menghubun menghubungkan gkan dan menentukan menentukan type-type energi yang didapat dari suatu proses. Pada hukum thermodinamika pertama belum dijelaskan kearah mana suatu perubahan keadaan itu berjalan, juga belum dijelas dijelaskan kan apakah apakah peruba perubahan han itu reversi reversible ble atau atau ireversi ireversible ble.. Pada Pada thermo thermodin dinami amika ka pertama, panas dapat dirubah jadi kerja dan sebaliknya. Dari hasil penelittian menunjukk menunjukkan an bahwa kerja mekanik mekanik dapat dirubahh dirubahh seluruhnya seluruhnya menjadi panas, tetapi panas tidak dapat seluruhnya dirubah menjadi kerja mekanik pada sustu proses melingkar dan ini berarti adanya panas yang terbuang terbuang cuma-cuma. Phenomena Phenomena diatas dibahas dibahas pada thermodinamika kedua. Pada hukum thermodinamika kedua memberi batasan tentang arah yang dijalani sustu proses yang sekaligus memberi kreteria apakah proses itu reversible atau irreversible. Perubahan entropi dapat dipakai untuk menetukan arah yang dijalani suatu proses.
b
Pernyata Pernyataan-p an-perny ernyataa ataan n Huku Hukum m ther thermodin modinamika amika kedu kedua a
Beberap Beberapaa pernya pernyataa taan n umum umum tenyan tenyang g hukum hukum thermo thermodin dinami amika ka kedua kedua antara antara lain sebagai berikut : . Pern Pernya yata tan n !lau !lausi sius us "idak idak mungki mungkin n memban membangun gun#me #membu mbuat at suatu suatu mesin mesin yang yang berope beroperasi rasi dalam dalam satu cycle#siklus dengan hanya melalui trans$er panas dari benda yang dingin ke benda yang panas. %. Pern Pernya yata taan an &el &elvi vin n ' Plan Planck ck "idak idak mungki mungkin n memban membangun gun sustu sustu mesin mesin yang yang bekerj bekerjaa dalam dalam satu cycle cycle dengan dengan mengambil panas dari suatu reservoir dan menghasilkan kerja sebesar panas yang diambil. (. Pernya Pernyataa taan n !laus !lausius ius secara secara sing singkat kat Panas tidak akan mengalir dengan sendirinya sendirinya dari benda yang dingin ke benda yang panas. ). Pernya Pernyataa taan n &elvin &elvin Plan Planck ck yang yang terak terakhir hir *ner *nergi gi yang yang terd terdap apat at didu diduni niaa ini ini selal selalu u beru berusa saha ha keara kearah h disp dispasi asi yait yaitu u kear kearah ah pembagian panas yang merata.
1
Pro!e! re"er!ib#e dan pro!e! irre"er!ib#e
Menurut Ha$kin!, suatu proses dikatakan reversible jika :
-
Proses dapat dibalik
-
Benda kerja selalu dalam keadaan setimbang selama proses
-
"idak ada trans$ormasi energi yang terjadi sebagai akibat dari rugi akibat gesekan
Menurut Keenan, suatu proses dikatakan reversible bila sistem dan elemen-elemen
sekelilingnya dapat dikembalikan secara menyeluruh kekeadaan mula-mula sesudah menjalani beberapa proses. Dari pernyataan diatas dapat disimpulkan bahwa : Suatu proses dikatakan reversible, bila sistem dapat dikembalikan kekeadaan mulamula tanpa menimbulkan perubahan keadaan pada sistem yang lain. Suatu proses dikatakan ireversible, bila keadaan mula-mula dari sistem tidak dapat dikembalikan tanpa menimbulkan perubahan keadaan pada sistem yang lain. Berdasarkan pernyataan diatas, maka hanyalah proses reversible yang dapat digambar pada diagram p-v+ "-s dan lain-lain. Pada prakteknya tidak ada proses reversible, semua proses alami adalah irreversible atau proses yang sebenarnya. Dari uraian diatas, jelas bahwa tidak ada suatu mesin yang mempunyai e$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. 0eservoir panas
Perpindahan panas
0eservoir panas
Perpindahan kerja
/ ' % % Perpindahan kerja 0eservoir panas
1ambar
1ambar %
2
Pada gambar % . / '%, sehingga e$esiensi thermalnya adalah th / perpindahan kerja dari mesin#perpindahan panas ke mesin th / # / 2 ' %3# / ' #%
PRO&E& ME'IN(KAR ME&IN )ARNOT Bilamana suatu sistem setelah mengalami beberapa perubahan keadaan dan akhirnya kembali ke keadaan semula, maka sistem dikatakan menjalani sustu proses melingkar. Pada diagram p-v lintasan suatu proses melingkar dapat di+ihat pada gambar berikut. %9 s p &erja netto 4
s
B
v
1ambar proses melingkar pada diagram p-v
isalkan keadaan awal sistem pada titik 4, keadaan sistem berubah mengikuti lintasan 4s- B. Pada perubahan ini volume sistem bertambah dan sistem menyerap panas % dari reservoir panas. &emudian dari titik B keadaan sistem berubah lagi hingga kekeadaan awal dititik 4 dengan mengikuti lintasan B-s%-4. Pada perubahan ini volume sistem berkurang dan sistem melepaskan panas kereservoir dingin. &erja netto yang dihasilkan sistem selama proses melingkar ini adalah luasan yang dibatasi oleh lintasan tertutup 24-s 'B ' s% 43. Pada proses melingkar, sistem berubah dan kembali kekeadaan awal, maka energi dalam sistem tidak berubah. 5adi pada proses melingkar, karena energi dalam sistem adalah konstan, maka panas netto seluruhnya dirubah menjadi kerja luar atau sebaliknya. % ' / dan 6 / 7 Pada tahun 8%), carnot membuat proses melingkar reversible yang terdiri dari sepasang proses isothermal dan sepasang proses adiabatic. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh
3
pendekatan e$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.
)
%
(
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
)
%
(
1ambar ;ingkaran carnot diagram p-
4
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 23 / % 9 < 9 9 = / m0"% ln 2%#3 9 m c v 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 / % ' *$esiensi thermis dari lingkaran carnot adalah, th / #% / 2% '3#% th / 2m.0."% ln2%#3 ' m.0." ln 2(#)33# m.0."% ln2%#3
th / 2m.0."% ln2%#3 ' m.0." ln 2%#33# m.0."% ln2%#3 th
/ 0T+ 1T*23T+
Dari persamaan th / 2% '3#% dan th / 2"% '"3#"% Diperoleh
4*34+ / T*3T+
1ambar diagram alir mesin !arnot adalah seperti gambar berikut. 0eservoir panas
"% %
"% "
" 0eservoir dingin 1ambar diagram alir mesin !arnot
;ingkaran pada gambar diatas menunjukan bahwa sistem menyerap panas. % dari reservoir panas dengan temperatur "% melakukan kerja luar . sebagian dari panas diberikan pada reservoir dingin dengan temperatur " sebesar .
RE5RI(ERATOR 0PENDIN(IN2 )ARNOT &arena proses melingkar carnot adalah proses reversible, maka proses ini dapat dibalik dan proses ini disebut re$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 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
" 0eservoir dingin 1ambar diagram alir re$rigerator !arnot
menjalani sustu siklus. %. Direct cycle terjadai pada mesin- mesin panas sedang reversed pesawat-pesawat
terjadi
2instalasi3
pada
pendingin
dan pompa. (. Panas dari suatu reservoir dingin tidak dapat diubah menjadi kerja. ). *$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,(). 7 A $t.lb pada tiap siklus. 1as terdiri dari % lbm-mol, tentukan temperatur dari masing-masing reservoir dan buat diagram p dari proses.
0
Penyelesaian p p %
p%
%
p)
) (
P(
7
)
%
(
1ambar ;ingkaran carnot diagram p- 0eservoir panas
"% %
" 0eservoir dingin 1ambar diagram alir mesin !arnot
% / % + (#% / ?,@ 0 / c p 'cv cv / (#% 0 c p / 0 9 (#% 0 c p / %,? 0 / c p#cv / %,? 0#,? 0 / ?#(
Pada ekspansi adiabatis % ' ( ".- /konstan "%.%- / ".(- "% / " 2(#%3 - "% / ". ?,@ ?#( ' /(,% " Pada ekspansi isothermal - % Pada proses ini d6 / 7 dan % / w% % / 0 o. "%. ln 2%#3 % / % % / 0 o. "%. ln 2%#3 % / 0 o. "%. ln % 2$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 $t.lb / ,(8.?)? 2" % 9"3 "% 9 " / 2A,().7 A#,(8.?)?3 o0 "% 9 " / %8@@o0 "% / (,% " (,% " 9" / %8@@o0 " / A8?o0
T+ / ,+ 6 789 / +*:+ oR %.
>uatu mesin !arnot mengambil panas dari reservoir 77 oE dan memberikan panas ke reservoir 7oE. 5ika mengambil 777 B"6 dari reservoir 77 oE, tentukan kerja
yang dilakukan, panas yang diberikan kereservoir 7 oE serta e$esiensi dari mesin. Penyelesaian / % ' o o " / 27 9 )A73 0 / " / )A7 0 / 777 - 8%.)%8A o o "% / 277 9 )A73 0 / ?A7 0 / @8,) B"6 / % ' *$esiensi !arnot #" / %#"% th / #% ?A7 / )A7 % th / @8,)#777 / 2)A7#?A73 % th /@,8A F % / 777 B"6 / 2)A7#?AC3. 777 / 8%,)( B"6 (.
>uatu bangunan kecil didinginkan dengan re$rigerator !arnot. "emperatur diluar bangunan 77 oE dan temperatur didalam bangunan @7 oE. Bila re$rigerator tersebut digerakkan oleh motor listrik yang berkekuatan ? Hp, berapakah panas yang dibuang dari bangunan tersebut tiap jam.
0eservoir panas
"% %
Penyelesaian " / 2@7 9 )A73 o0 / ?(7o0 "% / 277 9 )A73 o0 / ?A7o0 Hp / %?)? B"6#jam / % ' #" / %#"% ?A7 / ?(7 % % / 2?A7#?(73 Dari persamaan / % ' ?. %?)? / 2?A7#?(73 ' / A@))%? B"6#jam
" 0eservoir dingin
).
>uatu mesin carnot dipergunakan untuk menggerakkan re$rigerator carnot. esin carnot menyerap panas 7777 B"6 tiap jam dari reservoir panas dengan temperatur 77 o! dan menghasilkan kerja luar sebesar ( Hp. 0e$rigerator dipakai untuk mendinginkan ruangan dimana temperatur didalam ruangan )7 oE dan diluar ruangan %7 oE. "entukan temperatur reservoir dingin dari mesin carnot serta panas
yang dikeluarkan re$rigerator dari ruangan tiap jam. Penye#e!aian ; 0eservoir panas
"%
0eservoir panas
%
% G
0e$rigerator carnot
esin carnot
<
" 0eservoir dingin
"%<
"G < 0eservoir dingin
1+
esin carnot % / 7777 B"6#jam "% / 77o! "% /C#? 277 9%@(3 o0 / A@% o0 / ( Hp + Hp / ?)? B"6#jam / (. %?)? / @A(? B"6#jam / % ' %# / "%#" atau / %. "#"% / % ' %."#"% " / "% 2 ' #%3 " / A@%.2- @A(?#77773 " / AA o0
0e$rigerator carnot "%< / %7oE / %7 9)A7 / ?87 o0 "< / )7oE / )7 9)A7 / ?77 o0 < / / @A(? B"6#jam < / %< ' < %<#< / "%<#"< atau %< / < ' "%<#"< < / < 22"%<#"<3 ' 3 < / <#22"%<#"<3 '3 < / @A(?#22?87#?773 '3 < / )@@77 B"6#jam
11
SIKLUS OTTO (
pv / c
(
"
p %
)
%
)
v Diagram p-v siklus tto
s Diagram "-s siklus tto
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$esiensi th / -cv 2"%-"3 -cv 2")-"(3 #cv 2"( ' "%3 atau th / -"% 9"-")9"(3#2"( ' "%3 th / 2"(-"%3 - 2") - "3#2"( ' "%3 th / - 2") - "3#2"( ' "%3
12
6ntuk proses -% 2adiabatis3 berlaku persamaan " %#" /2#%3 -, dan pada proses ( ' ) 2adiabatis3 berlaku persamaan " (#") / 2)#(3 -, dalam hal ini % / ( dan ) / , sehingga diperoleh " (#") / "%#" / 2#%3 - dari pers. "(#") / "%#" atau "(#"% / ")#" "(#"% 9 ' / " )#" "(#"% ' / ")#" - "(#"% ' "%#"% / ")#" - "#" 2"( - "%3#"% / 2") - "3#" 2") '"3#2"( ' "%3 / "%#" untuk "%#" / 2#%3 - atau "%#" / #2%#3 - %# / r v2perbandingan kompresi3 >ehingga diperoleh besarnya e$esiensi thermis adalah . th / - "%#" th / - #2%#3 -
th / - ------r v -
>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 (
pv / c
p %
)
v Diagram p-v siklus tto
13
&IK'U& DIE&E' pv / c p %
( )
Diagram p-v siklus Diesel
v
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 r c - th / - ------- 2 ----------------- 3 r v - 2r c ' 3 r c / v(#v% dan r v / v%#v
14
&IK'U& DUA'
p "
(
)
pv / c
% ? v Diagram p-v siklus Dual 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 / 22p 0T. 1 T,2 = " 0T, 1 T+22 - " 0T9 1 T*223 22p 0T. 1 T,2 = " 0T, 1 T+22 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%
1
>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$$ ratio, tekanan maksimum pada siklus, spesi$ik perpindahan panas pada siklus dan e$eesiensi thermal. Dalam hal ini dianggap menggunakan perlakuan gas sempurna dengan cv / 7,@8 k5#kg & dan cp / ,77A k5#kg &.
Penye#e!aian ;
pv / c
/ p3"
p
/ ,77A 37,@8 / ,)
%
"ekanan maksimum pada siklus terejadi
( )
pada proses -% 2proses adiabatis3. Pada proses ini dapat digunakan pers.
p%#p / 2v#v%3 p% / p. 2v#v%3 p% / ,. 8
Diagram p-v siklus Diesel
v
,)
/ A%,@ bar
Hubungan temperatur dan volume
Proses ( ') 2proses adiabatik3
"%#" / 2v#v%3 -
")#"( / 2v(#v)3 -
" / ?o! / 2? 9%@(3 / %88 o&
") / "(. 2v(#v)3 -
"% / ". 2v#v%3 -
v(#v% /,CA ///// v( / ,CAv%
"% / %88. 8
,)-
/ C8o&
v#v% /8 //// v / 8 v%
Pada proses %-( 2tekanan konstan3
v/v) / 8 v % +
p%.v%#"% / p(.v(#"(
maka v(#v) / ,CA.v %#8 v% / ,CA#8
p% / p( ,
Diperoleh,
sehingga cut-o$$ ratio 2v(#v%3
") / 877.2,CA#83,)- / @)o&
v(#v% /"(#"% / 877#C8 / ,CA Perpindahan panas pada siklus / cv2") ' "(3 / 7,@8 2@) ' %883 / (%A k5#kg *$esiensi thermal dapat dihitung dengan menggunakan pers. th / 2c p 2"( ' "%3 - cv 2") ' "33# c p 2"( ' "%3
1/
th / 2,77A 2877 ' C83 ' 7,@8 2@) ' %8833# ,77A 2877 ' C83 th / 7,A(%
%.
>uatu siklus ideal Diesel menggunakan udara dengan perbandingan kompresi A. "emperatur terendah dari siklus adalah ? o! dan temperatur maksimum setiap siklus adalah @77o&. cv / 7,@8 k5#kg & , / ,) "entukan : a. Perpindahan panas spesi$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$ik ke siklus / c p 2"(-"%3 "( / @77 o! / @77 9 %@( / C@( o& Besarnya temperatur "% dapat dicari dari persamaan "%#" / 2v#v%3 - " / ? o! / %88 o& #v% / A aka , "% / %88. A ,)- / 8@( o& Diperoleh besarnya perpindahan panas ke siklus 2pada proses %-(3 < / *>>70*:?, 1 8?,2 / **>77 k@3kg Besarnya kerja spesi$ik pada proses ekspansi adiabatis - / du , / 7, sehingga w / - du / -cv 2")-"(3 "( / C@( o& Besarnya ") dapat dihitung menggunakan persamaan ")#"( / 2(#)3 - ") / "(. 2(#)3 -
masuk
pv / c
p %
( ) keluar
Diagram p-v siklus Diesel
v
Proses %-( (#% /"(#"% / C@(#8@( / %.%A ( / %,%A. % #% /A /// / A.% v / v) / A v% ") / C@(. 2%,%A#A3 7,) / 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 *$esiensi thermal dapat dihitung dengan menggunakan pers. th / 2c p 2"( ' "%3 - cv 2") ' "33# c p 2"( ' "%3
th / **>77 - ))7,@ # **>77 th / 7.A7
10
(. >iklus ideal otto dengan perbandingan kompresi A : . "emperatur maksimum A77 o! dan temperatur minimum ? o!. "entukan perpindahan kerja spesi$ik dari siklus dan e$esiensi thermis. @a$ab Diagram siklus tto (
pv / c
p %
)
v Diagram p-v siklus tto Pada proses -% " /? o! / ? 9 %@( / %88 o& "% / ". 2#%3 - "% / %88.2A3 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 23 / C7,C ')7,7AA //// / )8.%? kj#kg *$esiensi siklus tto th / - 2") - "3#2"( ' "%3 th /-22A@,8?CA-%883#28@(-8@(,7?%@33 th / 7.A@7%(
1
