Suatu mesin kalor berisi 1 milik mol gas He, melakukan proses termodinamika dengan suatu siklus yang terdiri dari beberapa proses, yaitu: Dari titik (AB) proses isobaris, (BC) Adiabatis, dan (CA) isokhoris. TA = 127 °C, TB = 227 °C, TC = 327 °C. Jika dalam proses isobaris volume dari gas bertambah menjadi 2 kali volume semula dan pada proses isokhoris tekanannya menjadi 1/4 kali semula, berapakah besar efisiensi dari mesin kalor tersebut!

Jawaban yang tepat ialah efisiensi mesin sebesar 16%. Diketahui, n = 1 mmol TA = 127°C = 400 K TB = 227°C = 500 K TC = 327°C = 600 K VA = V VB = 2V PC = P PA = 1/4 P Ditanya, efisiensi mesin ? Jawab, Untuk mesin kalor, efisiensi mesin dapat dilihat dari perbandingan kerja atau usaha yang dilakukan terhadap kalor masukan yang diperlukan. Menurut kelvin dalam siklus carnot berlaku hubungan Q1/Q2=T1/T2, sehingga efisiensi mesin carnot diperoleh rumus, η = 1 - Qserap/Qlepas Dimana, η = efisiensi mesin Qserap = kalor yang diserap (J) Qlepas = kalor yang dilepas (J) Tentukan kalor pada proses isobarik, yakni Q = ΔU + W Tentukan usaha pada proses isobarik, W = P ΔV W = P (VB - VA) W = PVB - PVA W = nRTB - nRTA W = nR (500 - 400) W = (10^-3)(8,314)(100) W = 0,8314 J Tentukan perubahan energi dalam pada proses isobarik, ΔU = 3/2 nRΔT ΔU = 3/2 (10^-3)(8,314)(TB-TA) ΔU = (3/2)(10^-3)(8,314)(100) ΔU = (3/2)(0,8314) ΔU = 1,2471 J Sehingga kalornya, Q = 1,2471 + 0,8314 Q = 2,0785 J Proses adiabatik, maka kalor yang dihasilkan nol, Q = 0, Proses isokhorik, kalor yang dihasilkan sama dengan energi dalamnya, yakni Q = ΔU Sehingga energi dalamnya menjadi, Q = 3/2 n RΔT Q = (3/2)(10^-3)(8,314)(TA - TC) Q = (3/2)(10^-3)(8,314)(400 - 600) Q = - 2,4942 J Sehingga efisiensi menjadi, η = 1 - Qserap/Qlepas Kalor terserap diindikasikan bernilai positif, dan kalor lepas diindikasikan negatif, maka η = 1 - (2,0785/2,4942) η = 1 - 0,83 η = 0,16 η = 16% Jadi, efisiensi mesin sebesar 16%.