REFRIGERATOR CARNOT ( Mesin Pendingin Carnot)

Mengingat mesin Carnot merupakan mesin kalor reversible, maka mesin tersebut dapat dibalik. Mesin tersebut merupakan mesin pendingin atau refrigerator Carnot.

Pada refrigerator Carnot berlaku

T2'>T1,

W=Q2-Q1

W= kalor yang masuk / diperlukan

Q1= kalor yang dihisap

Perbandingan antara kalor Q1 yang dapat dihisap dengan usaha yang digunakan W merupakan koefisien performance C.

c=T1'T2'-T1'

c=Q1'W'=Q1'Q2'-Q1'

Theorema Carnot berbunyi : “ Tak ada sebuah mesin yang bekerja antara dua reservoir tertentu dapat lebih effisien daripada mesin Carnot yang bekerja antara kedua reservoir

Bukti:

Misalkan sebuah mesin Carnot (R) dan suatu mesin lain (I) bekerja diantara dua reservoir yang samadan diatur demikian sehingga keduanya melakukan usaha yang sama yaitu W.

Mesin Carnot R

1. Menghisap kalor reservoir panas.
2. Melakukan usaha W.
3. Mengeluarkan kalor Q1-W kepada reservoir dingin
4. Daya Guna  ηR=WQ1

Mesin Lain I

1. Menghisap kalor Q, dari reservoir panas.
2. Melakukan usaha W
3. Mengeluarkan kalor Q1'-W kepada reservoir dingin
4. Daya guna  η1=WQ'

Misalkan bahwa daya guna mesin I lebih besar dari R

ηI>ηR

WQ,>WQ1

Q1>Q'

Misalkan sekarang bahwamesin I menjalankan mesin Carnot R yang bekerja sebagai mesin pendingin. Pada peristiwa ini secara simbolikditunjukkan sebagai gambar

Karena seluruh usaha adalah untuk kepentingan bersama maka mesin kalor dan mesin pendingin ini dapat digabungkan sehingga keseluruhannya merupakan alat yang bekerja sendiri.

Kalor bersih yang diserap dari reservoir dingin adalah:

Q1-W-Q1-W=Q1-Q1'

Harga ini adalah positif. Kalor bersih yang dikeluarkan kepada reservoir panas juga =Q1-Q1'

Jadi kesimpulannya alat yang bekerja sendiri ini memudahkan kalor sebesar Q1-Q1, dari reservoir dingin ke reservoir panas. Hal ini bertentangan dengan hukum II Termodinamika (Azas Clausius).

Hal ini berarti bahwa pengandaian ηI>ηR salah. Maka seharusnya adalah:

ηI≤ηR

Dari Theorema Carnot dapat ditarik kesimpulan bahwa:

Semua mesin Carnot yang bekerja antara dua reservoir yang tertentu daya gunanya sama.

Bukti:

Misalkan ada mesin Carnot R1 dan R2 yang bekerja diantara dua reservoir yang sama. Apabila R1 menjalankan R2 yang bekerja sebagai mesin pendingin maka theorema Carnot haruslah :

ηR1≤ηR2

Apabila R2 menjalankan R1 yang bekerja sebagai mesin pendingin maka menurut theorema Carnot haruslah:

ηR2≤ηR1

Jadi dengan begitu jelaslah bahwa

ηR1=ηR2

Karena dalam pembahasan tadi tidak terdapat syarat-syarat khusus untuk sifat zat kerja maka, daya guna siklus Carnot tidak dipengaruhi oleh zat kerja.