Siklus carnot adalah gabungan proses-proses yang akan kembali ke keadaan semula. Siklus Carnot terdiri atas empat proses yaitu 2 proses adiabatik dan 2 proses isotermik. Berikut ini adalah gambar dari siklus carnot :
Siklus Carnot |
AB dan CD adalah proses isotermik. Sedangkan BC dan DA adalah proses adiabatik. Pada proses AB proses menyerap kalor Q1 dan saat proses CD melepas kalor sisa Q2. Selama siklus terjadi dapat menghasilkan usaha. Dan berlaku hubungan seperti persamaan berikut :
(13)Berikut ini adalah animasi tentang siklus carnot :
Dari siklus Carnot diatas untuk kemudian dapat dibuat suatu mesin yang dapat memanfaatkan suatu aliran kalor secara spontan sehingga dinamakan mesin kalor. Perhatikan gambar mesin kalor berikut :
Skema Mesin Kalor |
Mesin kalor menyerap kalor dari reservoir bersuhu tinggi T1
sebesar Q1
. Mesin menghasilkan kerja sebesar W dan membuang sisa kalornya ke reservoir bersuhu rendah T1
sebesar Q1
. Dari penjelasan tersebut terlihat bahwa tidak ada sebuah mesin yang memanfaatkan semua kalor yang diserap Q1
untuk melakukan kerja W. Pasti selalu ada yang terbuang. Artinya setiap mesin kalor selalu memiliki efisiensi. Efisiensi mesin kalor ini didefinisikan sebagai berikut :
(14)
Jika disubstitusikan nilai W dapat diperoleh persamaan berikut :
(15)
Untuk siklus carnot berlaku hubungan Q2/Q1 = T2/T1, sehingga efisiensi mesin carnot dapat dinyatakan sebagai berikut :
(16)
Keterangan :
η = efisiensi mesin carnot
T1 = suhu reservoir bersuhu tinggi (K)
T2 = suhu reservoir bersuhu rendah (K)