Siklus Carnot adalah dasar dari konsep mesin termal, yang adalah fondasi untuk mesin uap dan refrigeran. Prosedurnya melibatkan dua proses isothermal (pada suhu konstan) dan dua proses adiabatik (tidak ada pertukaran panas). Siklus Carnot sangat ideal dalam lakuannya karena kegiatan ini menyiratkan bahwa seluruh proses ini reversibel, dan karena itu tidak ada energi yang hilang dalam proses. Sebelum kita menggali lebih jauh bagaimana kalor dilepaskan oleh sistem pada proses pada siklus Carnot, pertama-tama kita harus memahami dasar-dasar dari siklus itu sendiri.
Dasar-dasar Siklus Carnot
Siklus Carnot terdiri dari empat tahap: dua tahap isothermal dan dua tahap adiabatik.
- Ekspansi Isothermal: Selama ekspansi isothermal, gas diperpanjang dan melakukan kerja mekanis pada lingkungan. Dalam proses ini, panas ditransfer dari gas ke lingkungan.
- Ekspansi Adiabatik: Selama ekspansi adiabatik, gas diperluas lebih jauh tanpa transfer panas. Ini menghasilkan penurunan suhu.
- Kompresi Isothermal: Selama kompresi isothermal, panas dihilangkan dari gas saat dikompresi. Dalam proses ini, gas melakukan kerja pada lingkungan.
- Kompresi Adiabatik: Selama kompresi adiabatik, gas dikompresi lebih lanjut tanpa transfer panas, yang mengakibatkan suhu naik kembali ke suhu awal, dan siklus ini dapat dimulai lagi.
Kalor Dilepaskan oleh Sistem pada Siklus Carnot
Dalam konteks siklus Carnot, ‘sistem’ adalah gas yang sedang menjalani siklus, dan ‘lingkungan’ adalah semua hal lainnya. Pada ekspansi isothermal dan kompresi isothermal, sistem berkomunikasi dengan lingkungan melalui transfer panas.
- Pada Ekspansi Isothermal: Sebagaimana dijelaskan di atas, selama ekspansi isothermal, sistem melakukan kerja pada lingkungan, dan transfer panas terjadi dari sistem ke lingkungan. Oleh karena itu, kalor dilepaskan oleh sistem saat ini.
- Pada Kompresi Isothermal: Sebaliknya, saat kompresi isothermal, kalor dilepaskan oleh sistem kedalam lingkungan, karena kerja dilakukan oleh lingkungan pada sistem.
Dengan demikian, sistem yang beroperasi dalam siklus Carnot melepaskan kalor selama dua tahap isothermal – satu saat sistem melakukan kerja pada lingkungan, dan yang lain saat lingkungan melakukan kerja pada sistem. Ini adalah contoh klasik dari prinsip pertukaran energi yang fundamental dalam fisika dan termodinamika.
