Menentukan dan Mengubah Efisiensi Mesin Carnot

Bagaimana menentukan efisiensi maksimum dari suatu mesin Carnot? Bagaimana pula untuk mengubah efisiensi suatu mesin Carnot dengan menaikkan atau menurunkan suhu salah satu reservoir yang ada?

Jika Tt adalah suhu dari reservoir tinggi mesin Carnot dan Tr adalah suhu rendahnya, maka efisiensi mesin ? dapat ditentukan dengan rumusan:

Suhu rendah Tr dan suhu tinggi Tt dalam perhitungan perlu diubah menjadi satuan kelvin (K) jika masih dalam satuan celcius (C). Perubahan efisiensi ? suatu mesin dapat dilakukan dengan menaikkan atau menurunkan suhu dari reservoir mesin.

Berikut beberapa ini penyelesaian contoh soal sesuai rumusan di atas.

1. Sebuah mesin Carnot menyerap panas dari tandon bertemperatur 127° C dan membuang sebagian panasnya ke tandon dingin bertemperatur 27° . Efisiensi terbesar yang dapat dicapai oleh mesin Carnot tersebut adalah….(SNMPTN 2010)

A. 20,5%

B. 25%

C. 70,25%

D. 90,7%

E. 100%

Penyelesaian

Suhu rendah Tr = 27° C = 27 + 127 = 300 K

Suhu tinggi Tt = 127° C = 127 + 273 = 400 K

Efisiensi maksimum mesin dengan demikian adalah

2. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K mempunyai efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, maka suhu reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi….(UMPTN 1990)

A. 900 K

B. 960 K

C. 1000 K

D. 1180 K

E. 1600 K

Penyelesaian

Kondisi awal mesin Tr = 800 K ? = 40% = 4/10

Suhu tinggi mesin dapat ditentukan terlebih dahulu:

Diinginkan ? = 50% = ½ dengan suhu rendah 480K, suhu tinggi dapat ditentukan: