Contoh soal mesin kalor (penerapan hukum II termodinamika)

1. Dalam satu siklus, sebuah mesin menyerap 3000 Joule kalor dari reservoir suhu tinggi dan membuang 1000 Joule kalor pada reservoir suhu rendah. Tentukan efisiensi mesin kalor tersebut!

Pembahasan

Mesin kalor yang dimaksudkan pada soal-soal pada halaman ini tidak sama dengan mesin Carnot. Mesin Carnot merupakan mesin kalor ideal dan hanya ada secara teoritis. Sebaliknya mesin kalor yang dimaksudkan pada soal ini adalah mesin kalor nyata, bukan mesin kalor teoritis (mesin Carnot).

Diketahui :

Kalor yang diserap (Q_H) = 3000 Joule

Kalor yang dibuang (Q_L) = 1000 Joule

Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 3000 – 1000 = 2000 Joule

Ditanya : Efisiensi mesin kalor (e)

Jawab :

2. Suatu mesin kalor menghasilkan usaha 2000 Joule dan membuang kalor sebanyak 500 Joule dalam satu siklus. Efisiensi mesin tersebut adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 2000 Joule
Kalor yang dibuang (Q_L) = 5000 Joule
Kalor yang diserap (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 Joule
Ditanya : Efisiensi mesin kalor (e)
Jawab :

3. Mesin sebuah mobil mempunyai efisiensi 30%. Jika mesin tersebut menghasilkan usaha 10.000 Joule tiap siklus, berapa kalor yang dibuang oleh mesin setiap siklus ?
Pembahasan
Diketahui :
Efisiensi (e) = 30 % = 30/100 = 0,3
Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 3000 Joule
Ditanya : Kalor yang dibuang mesin setiap siklus (Q_L)
Jawab :
Hitung kalor yang diserap (Q_H) menggunakan rumus efisiensi (e) mesin kalor :

Kalor yang dibuang per siklus (Q_L) = kalor yang diserap (Q_H) – usaha yang dihasilkan (W)
Q_L = 10.000 Joule – 3000 Joule
Q_L = 7000 Joule