Latihan Fisika Kelas XI Hukum II Termodinamika
# 6
Pilgan

Perhatikan tabel berikut!

Tabel tersebut menggambarkan 3 buah mesin carnot yang bekerja pada suhu tertentu. Urutan besarnya efisiensi mesin dari yang tertinggi adalah ....

A

A > B > C

B

C > B > A

C

C > A > B

D

A > C > B

E

semua mesin memiliki efisiensi yang sama

Pembahasan:

Diketahui:

Suhu reservoir dari beberapa mesin.

Ditanya:

Efisiensi (η\eta) tertinggi hingga terendah = ?

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=1TCTH\eta=1-\frac{T_{\text{C}}}{T_{\text{H}}}  di mana TCT_{\text{C}} merupakan suhu di reservoir dingin dan THT_{\text{H}} merupakan suhu di reservoir panas. Suhu harus dinyatakan dalam satuan kelvin. 

Hitung efisiensi dari masing-masing mesin terlebih dahulu.

Mesin A

 ηA=1TCATHA\eta_{\text{A}}=1-\frac{T_{\text{C}_{\text{A}}}}{T_{\text{H}_{\text{A}}}}

=1200400=1-\frac{200}{400}

=10,5=1-0,5

=0,5=0,5

Mesin B

 ηB=1TCBTHB\eta_{\text{B}}=1-\frac{T_{\text{C}_{\text{B}}}}{T_{\text{H}_{\text{B}}}}

=15001.000=1-\frac{500}{1.000}

=10,5=1-0,5

=0,5=0,5

Mesin C

 ηC=1TCCTHC\eta_{\text{C}}=1-\frac{T_{\text{C}_{\text{C}}}}{T_{\text{H}_{\text{C}}}}

=1150300=1-\frac{150}{300}

=10,5=1-0,5

=0,5=0,5

Jadi, urutan efisiensi mesin dari yang tertinggi adalah semua mesin memiliki efisiensi yang sama.