Hukum II Termodinamika

Penerapan Hukum II Termodinamika

Hukum pertama termodinamika hanya mengatakan bahwa energi yang dihasilkan suatu mesin dalam bentuk energi mekanis sama dengan selisih antara energi yang diserap dan yang terbuang dalam bentuk kalor. Hukum ini tidak memberikan batasan arah aliran kerja dan kalor. Dengan hukum pertama saja kita juga tidak dapat menentukan berapa besar energi yang diserap akan diubah menjadi energi mekanis.

            Kedua hal tersebut diatas menunjukan bahwa tinjauan hukum pertama saja tidak mencukupi untuk menyatakan peristiwa dapat terjadi atau tidak sehingga perlu dirumuskan suatu hukum untuk melengkapinya. Hukum ini disebut hukum kedua termodinamika.

            Hukum pertama termodinamika mendefisikan besaran energi dalam u. Dengan definisi ini, kita dapat menggunakan hukum pertama secara kuantitatif untuk menganalisis suatu proses. Hukum kedua Termodinamika juga mendefinisikan suatu besaran yang serupa yang disebut dengan entropi S. Dengan besaran ini kita akan dapat menggunakan hukum kedua untuk menganalisis suatu proses secara kuantitatif. Energi dalam dan entropi keduanya merupakan konsep dasar untuk memberikan suatu pengamatan tertentu termodinamika.

Hukum II Termodinamika dapat digunakan untuk:

v  Memperkirakan arah proses

v  Menentukan kondisi kesetimbangan

v  Menentukan prestasi teoritik maksimum siklus

v  Menentukan faktor yang menyatakan maksimum prestasi

v  Menentukan skala temperatur independen terhadap sifat termometik zat

v  Menyatakan sifat u dan h dari sifat-sifat yang dapat diukur dari eksperimen

1.      Interpretasi Pernyataan Kelvin-Planck

Kelvin-Planck: untuk satu reservoir: W_siklus < 0.

·         Untuk siklus terbalikkan:

W_siklus = 0 = Q_siklus  (Hk. Termo 1)

·         Untuk siklus takterbalikkan:

W_siklus < 0 (W masuk bisa!)

W_siklus < 0 (Q keluar bisa!)

1)      Siklus Daya dengan Dua Reservoir Termal:

a.       Efisiensi termal

b.      Jadi efisiensi harus lebih kecil dari 100%. (kesimpulan ini tidak memerlukan data bahan sistem, proses dalam siklus, atau proses merupakan ideal atau sebenarnya)

c.       Korolari (dampak wajar) Carnot:

·         Korolari 1: Efisiensi termal dari siklus daya tak terbalikkan selalu lebih rendah dari efisiensi termal siklus daya terbalikkan bila keduanya beroperasi dengan dua reservoir termal yang sama

·         Korolari 2: Semua siklus daya terbalikkan antara dua reservoir termal yang sama akan memberikan efisiensi termal yang sama.

2)      Siklus Pendingin dan Penukar Panas dengan Dua Reservoir Termal

Hukum II Termodinamika membatasi perstasi siklus daya dan siklus pendingin dan pompa panas sebagai:

·         COP Pendingin

·         COP Pompa panas

Bila W mendekati nol (menentang pernyatan Clausius), COP diatas mendekati infiniti (tidak mungkin diperoleh, dibatasi)

Korolari Siklus Pendingin dan Penukar Panas

·         Korolari 1: COP dari siklus pendingin/pompa panas tak terbalikkan selalu lebih kecil dari COP siklus pendingin/pompa panas terbalikkan bila keduannya bekerja pada dua reservoir termal yang sama.

·         Korolari 2: Semua siklus pendingin/pompa panas terbalikkan bekerja pada temperatur yang sama akan memberikan COP yang sama pula.

Hukum II Termodinamika

Pernyataan-pernyataan Hukum II Termodinamika

            Terdapat dua pernyataan klasik dari hukum kedua termodinamika yang dikenal sebagai pernyataan Clausius dan penyataan Kelvin-Planck.

a.    Pernyatan Clausius:

”Tidak mungkin suatu proses dapat terjadi dengan sendirinya sehingga kalor diangkut dari tandon kalor suhu rendah ke tandon kalor suhu tinggi tanpa perubahan lain.”

Pernyataan ini pada dasarnya menyatakan bahwa untuk memindahkan kalor dari tandon dingin ke tandon kalor diperlukan kerja/usaha oleh ”sistem perantara”. Pernyataan ini berlaku untuk sebuah refrigerator (pompa kalor).

b.    Pernyataan Kelvin-Planck

”Tidak mungkin seluruh kalor yang diserap oleh suatu sistem seluruhnya diubah menjadi usaha/kerja”

Pernyataan ini pada dasarnya menyatakan bahwa perubahan kalor menjadi kerja tidak dapat terjadi 100%. Jadi selalu ada kalor yang terbuang.

        

Hukum yang didasarkan pada dua pernyataan ini disebut Hukum Kedua Termodinamika. Hukum ini merupakan hukum alam. Bahwa kerja dapat diubah menjadi kerja seluruhnya akan tetapi kalor tidak dapat diubah menjadi kerja secara keseluruhan. Peristiwa ini menunjukan kesatuarahan proses alam. Seandainya hukum kedua ini tidak benar maka orang akan menggerakan kapal dengan mengambil kalor dari lautan. Semua proses konstan dari alam dapat dipelajari dari hukum kedua ini. Kalor selalu mengalir dari suhu tinggi ke suhu yang rendah. Garam dapat larut dengan sendirinya tetapi garam tidak akan memisah dengan sendirinya dari air garam. Dan semuanya menunjukkan contoh proses ireversibel yang terjadi secara alami.

            Hukum II termodinamika dapat digunakan untuk menentukan prestasi teoritik terbaik dari sistem. Dengan membandingkannya terhadap prestasi sebenarnya, maka potensi perbaikan dapat diidentifikasi dengan menentukan ketakterbalikan sistem.

·         Proses Tak Terbalikkan:

Suatu proses dimana sistem dan seluruh sekeliling tidak dapat kembali ke tingkat keadaan awal. (Sistem mungkin dapat kembali ke tingkat awal, tapi sekeliling tidak). Semua proses nyata adalah proses tak terbalikkan.

Ketakterbalikkan: dalam (dalam sistem) dan luar (dalam sekeliling yang terdekat)

Ketakterbalikkan dapat didemonstrasikan dengan Pernyataan Kelvin Planck:

a)    Asumsi ada cara untuk sistem dan sekeliling kembali ke tingkat awal.

b)    Perhatikan bahwa akibat asumsi ini mungkin diperoleh siklus yang menyebabkan adanya kerja dari satu sistem reservoir termal.

c)    Karena siklus ini tidak mungkin ada, maka asumsi a adalah salah dan sistem tidak mungkin kembali ketingkat awal.

·         Proses Terbalikkan:

Ø  Suatu Proses dimana sistem dan sekeliling dapat kembali ke tingkat awal (suatu hipotesa)

Ø  Proses terbalikkan sebenarnya tidak ada, hanya merupakan proses ideal. Proses ideal diperlukan sehingga kita dapat membandingkan Proses yang sebenarnya dengan proses idealnya.

Ø  Proses terbalikan dalam: bila tidak terjadi ketidakterbalikkan dalam sistem, semua sifat intensif seragam dalam sistem setiap saat, proses tidak boleh terjadi secara spontan, proses quai-equilibrium: kesetimbangan semu. Diluar sistem (disekeliling) mungkin terjadi ketakterbalikan

fase

Diagram temperatur-energi panas (T-Q) pada perubahan fase wujud zat.

Diagram ini menjelaskan pertambahan panas pada sebuah zat akan menaikkan temperatur zat tersebut sampai pada satu titik zat tersebut mengalami perubahan fase.

Pada proses perubahan fase ini, energi terus bertambah sedangkan tempetarur tetap.

Ketika fase zat sudah benar-benar berganti, misalnya dari padat menjadi cair, temperatur zat kembali naik seiring kenaikan panas.

Pertanyaannya, apa yang terjadi pada perubahan fase sehingga temperatur tidak bertambah seiring bertambahnya panas?

Prinsip dasar yang melatarbelakangi perubahan fase ini adalah penyerapan panas oleh zat. Kalau dalam kuliah Fisika Dasar di universitas, ini dibahas di bab termodinamika.

Oleh termodinamika, kita diajarkan definisi panas. Panas adalah energi yang mengalir dari sistem ke lingkungan, atau sebaliknya.

Sistem adalah sesuatu yang menjadi objek utama pengamatan kita, sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem.

Sebuah sistem yang tersusun dari molekul-molekul umum disebut zat (Eng.: substance), atau disebut juga sebagai materi (Eng.: material). Orang kimia lebih sering menggunakan istilah zat, sedangkan orang fisika lebih sering menggunakan istilah materi. Dalam artikel ini saya menggunakan kata “zat” supaya konsisten dengan dua artikel sebelumnya.

Misalnya air, terdiri dari sejumlah molekul H₂O. Udara terdiri dari sejumlah molekul H₂O, molekul O₂, molekul N₂ dan banyak lagi.

Molekul-molekul ini terdiri dari  atom-atom yang disusun oleh inti atom (bermuatan positif) dan elektron (bermuatan negatif). Konfigurasi muatan-muatan ini sedemikian rupa sehingga ketika dua buah molekul berdekatan mereka akan saling tolak-menolak, sedangkan saat mereka berjauhan mereka akan saling tarik-menarik. Inilah dasar teori atom.

Ini seperti dua buah benda yang terikat pada masing-masing ujung sebuah pegas seperti gambar berikut ini.

 

Dua massa terikat pada masing-masing ujung pegas mengalami tarik-menarik (atas) dan tolak-menolak (bawah).

Gaya tarik-menarik dan tolak-menolak ini nilainya berbeda saat zat berwujud padat, cair, dan gas.

Gaya tarik-menarik dan tolak-menolak yang dialami oleh molekul-molekul ini menyebabkan merekabergetar (vibrasi). Getaran molekul-molekul ini terjadi dalam keadaan setimbang (ekuilibrium) sehingga jarak rerata antarmolekul terjaga.

Ketika zat mengalami pertambahan panas, panas ini menambah kegesitan molekul-molekul tersebut. Dalam bahasa fisika dinyatakan sebagai “panas tersebut menambah energi kinetik molekul-molekul tersebut”. Jumlah energi kinetik rerata molekul-molekul penyuzun zat ini dapat diamati secara makroskopik oleh besaran yang kita kenal dengan temperatur.

Artinya, temperatur sebuah zat adalah gejala makroskopik dari energi kinetik molekul-molekul penyusun zat tersebut.

Hubungan antara T rerata K diberikan oleh

K = 3/2 kT

dengan k adalah konstanta Boltzmann.

Mari kita mulai dari zat padat, misalnya es (air yang berupa es, temperaturnya di bawah 0° C). Jarak antarmolekul H₂O rapat, sehingga amplitudo getaran antar-H₂O kecil.

Pertambahan panas akan membuat H₂O menjadi lebih gesit sehingga amplitudo getaran yang mereka alami pun makin bertambah besar. Akibatnya, jarak rerata antarmolekul makin bertambah besar.

Jika panas terus bertambah, molekul-molekul H₂O semakin gesit, jarak rerata antar-H₂O semakin besar, maka gaya tarik-menarik pun makin melemah. Selama proses ini, temperatur es terus bertambah seiring bertambahnya panas.

Pada satu titik, saat panas terus bertambah, gaya tarik-menarik antar-H₂O tidak cukup lagi untuk menarik molekul-molekul H₂O tersebut sehingga mereka lepas.

Jika ini terjadi, maka disebut es telah mencapai titik cairnya (Eng.: melting point).

Selama proses ini, energi panas  digunakan untuk menyempurnakan pelepasan molekul-molekul H₂O dari gaya tarik-menariknya saat mereka berada dalam keadaan padat. Oleh sebab itu, meskipun panas bertambah, temperatur zat tidak bertambah.

Inilah yang disebut perubahan fase zat dari padat ke cair.

Prinsip yang sama berlaku untuk perubahan fase zat dari cair ke gas.

kalor

Kalor

Pada awalnya kalor dianggap sebagai zat alir (fluida) tanpa bobot dan tidak dapat dilihat. Kalor timbul jika ada bahan yang dibakar. Kalor dapat berpindah dari benda yang satu ke benda lainnya dengan cara konduksi, konveksi, dan atau radiasi.

Pengalaman Count Rumford dan Sir James Prescott Joule dalam pengeboran laras meriam dan percobaan-percobaannya dapat disimpulkan bahwa energi mekanik terus menerus berubah wujudmenjadi kalor. Ini berarti ada kesetaraan antara energi mekanik dengan kalor. Dalam percobaannya Joule menemukan, bahwa 4,186 joule (J) setara dengan 1 kalori. Jadi 1,000 kal = 4,186 J.

Proses perubahan energi mekanik menjadi kalor merupakan salah satu contoh adanya azas ketetapan energi. Sebaliknya, kalor dapat diubah menjadi energi mekanik. Jadi, kalor merupakan salah satu bentuk energi.

Dalam hal ini, kalor dapat dibedakan dua konsep pokok, yaitu:

1. rasa kepanasan (hot) yang disebut temperatur atau suhu.

2. besaran yang dapat menyebabkan adanya perubahan temperatur yang disebut kalor (heat)

(Diktat Kalor dan Termodinamika : 4)

Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang mengalir dari suatu zat ke zat yang lain akibat adanya perbedaan suhu, tentunya dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Karena suhu benda sebanding dengan kandungan kalor yang dimilikinya, yakni energi gerak atom atau molekul yang dapat terdiri dari translasi, rotasi, maupun vibrasi (Ishaq, 2007:236).   Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimia perancis yang bernama Antonnie laurent lavoiser (1743 - 1794). Kalor memiliki satuan Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air naik 1 derajat celcius.  Satuan energi adalah joule, yaitu energi yang diperlukan untuk memindahkan benda bermassa 1 kg dengan percepatan 1 m/s²  sejauh 1 m. Kesetaraan kedua satuan itu adalah 1 kalori= 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalor

Pengukuran kalor sering dilakukan untuk menentukan kalor jenis suatu zat.  Jika kalor jenis suatu zat diketahui, kalor yang diserap atau dilepaskan dapat ditentukan dengan mengukur perubahan temperatur zat tersebut. Ketika menggunakan persamaan ini, perlu diingat bahwa temperatur naik berarti zat menerima kalor, dan temperature turun berarti zat melepaskan kalor.

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis:

1. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu

2. Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)  

Menurut Merle C.Potter dan Craig W. Somerton dalam Schaum’s Outline Termodinamika Tekhnik, kalor adalah energi yang dipindahkan melintasi batas suatu sistem yang yang disebabkan oleh perbedaan temperatur antara sistem dan lingkungannya.  Temperatur adalah suatu property yang meningkat seiring dengan meningkatnya aktivitas molecular.  Jadi dapat diduga bahwa kita dapat menghubungkan transfer energi mikroskopik dengan temperature yang merupakan property makroskopik.  Transfer energi makroskopik ini yang tidak dapat kita perhitungkan melalui moda usaha makroskopik manapun akan disebut sebagai kalor.  Suatu sistem tidak menyimpan panas, tetapi menyimpan energi, dan kalor merupakan energi yang sedang mampir. Ini disebut dengan perpindahan kalor.

Energi dapat dipindahkan secara mikroskopik ke atau dari suatu sistem melalui cara-cara atau interaksi antar molekul dari batas sistem yang lebih aktif dibandingkan dengan molekul-molekul dari batas lingkungannya, energi akan dipindahkan dari sistem ke lingkungannya, dimana molekul-molekul yang cepat memindahkan energi ke molekul-molekul yang lebih lambat.

Dari pengertian-pengertian tersebut, kalor didefiniskan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suau zat.  Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu zat / benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut.  Jika suhunya tinggi, maka kalor yang dikandung oleh benda sangta besar, sebaliknya, jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung benda / zat tersebut sedikit.

Sebagai ilustrasi, perhatikan sebuah balok panas dan balok dingin dengan massa yang sama.  Balok yang panas menyimpan lebih banyak energi dibandingkan dengan balok yang dingin karena memiliki aktivitas molekular yang lebih besar, artinya, temperature balok panas lebih tinggi.  Jika kedua balok saling disentuhkan, energi mengalir dari balok yang panas ke balok yang dingin melalui perpindahan kalor.  Pada akhirnya, kedua balok tersebut akan mencapai kesetimbangan termal, dimana keduanya memiliki temperature yang sama.  Perpindahan kalor telah terhenti, balok yang panas telah kehilangan energi dan balok yang dingin telah memperoleh energi.

Efisiensi

Efisiensi

Efisiensi mesin panas berhubungan berapa banyak pekerjaan yang berguna adalah output untuk jumlah tertentu masukan energi panas.

Pada operasinya, fluida kerja dari mesin kalor menyerap panas (QH) dari reservoar panas,

kemudian menghasilkan sejumlah kerja bersih (W), melepaskan panas (QC) dari reservoar dingin dan akhirnya kembali pada kondisi awalnya.

Untuk mendapatkan efisiensi thermal 100%, QC haruslah nol. Sayangnya tidak ada satupun mesin yang mampu mencapai kondisi ini, pasti akan selalu ada panas yang dibuang ke reservoar dingin. Hal yang menentukan limit atas efisiensi adalah derajat reversibilitas dari operasinya. Oleh karena itu lah, mesin kalor yang beroperasi secara benar-benar reversibel adalah mesin yang ideal dan disebut dengan mesin Carnot.

Dengan kata lain, mesin panas menyerap energi panas dari sumber panas suhu tinggi, mengubah bagian dari itu untuk pekerjaan yang berguna dan memberikan sisanya untuk heat sink suhu dingin.

Secara umum, efisiensi proses perpindahan panas yang diberikan (apakah itu kulkas, pompa panas atau mesin) didefinisikan secara informal oleh rasio "apa yang keluar" untuk "apa yang Anda meletakkan masuk"

Dalam kasus mesin, satu keinginan untuk mengekstrak dan menempatkan pekerjaan dalam transfer panas.

Efisiensi maksimum teoritis dari setiap mesin panas hanya bergantung pada suhu beroperasi antara. Efisiensi ini biasanya diturunkan menggunakan mesin panas yang ideal imajiner seperti  , meskipun mesin lain yang menggunakan siklus yang berbeda juga dapat mencapai efisiensi maksimum. Secara matematis, hal ini karena di  proses, perubahan  dari reservoir dingin adalah negatif itu dari reservoir panas (yaitu, ), Menjaga perubahan keseluruhan entropi nol.

Dengan demikian: dimana adalah  dari sumber panas dan bahwa dari wastafel dingin, biasanya diukur dalam  . Perhatikan bahwa  adalah positif sementara  adalah negatif, dalam setiap proses kerja-extracting reversibel, entropi keseluruhan tidak meningkat, melainkan dipindahkan dari suatu sistem panas (tinggi entropi) ke dingin (low-entropi satu), mengurangi entropi dari sumber panas dan meningkat bahwa dari heat sink.

Alasan di balik ini menjadi efisiensi maksimal berjalan sebagai berikut. Hal ini pertama diasumsikan bahwa jika mesin panas lebih efisien daripada mesin Carnot adalah mungkin, maka bisa didorong secara terbalik sebagai pompa panas. Analisis matematis dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa kombinasi diasumsikan akan menghasilkan penurunan bersih dalam  . Karena, dengan  , ini secara statistik tidak mungkin ke titik pengecualian, efisiensi Carnot adalah atas teoritis terikat pada efisiensi yang handal dari setiap proses.

Secara empiris, tidak ada mesin panas yang pernah ditunjukkan untuk dijalankan pada efisiensi yang lebih besar daripada mesin panas siklus Carnot.

Mesoscopic Engine Panas

Mesin panas mesoscopic adalah perangkat nano yang dapat melayani tujuan fluks panas pengolahan dan melakukan pekerjaan yang berguna pada skala kecil. Potensi aplikasi termasuk perangkat misalnya pendingin listrik. Dalam mesin panas mesoscopic tersebut, bekerja per siklus operasi berfluktuasi karena noise termal. Ada kesetaraan yang tepat yang berkaitan rata-rata eksponen pekerjaan yang dilakukan oleh setiap mesin panas dan perpindahan panas dari mandi panas yang lebih panas. Hubungan ini mengubah ketidaksamaan Carnot ke dalam kesetaraan yang tepat.

Mesin Panas Endoreversible

Efisiensi yang paling Carnot sebagai kriteria kinerja panas mesin adalah kenyataan bahwa dengan sifatnya, setiap siklus Carnot maksimal efisien harus beroperasi pada gradien suhu sangat kecil. Hal ini karena adanya transfer panas antara dua benda pada suhu yang berbeda tidak dapat diubah, dan karena ekspresi efisiensi Carnot hanya berlaku dalam batas sangat kecil. Masalah utama dengan itu adalah bahwa obyek mesin panas yang paling adalah untuk output semacam kekuasaan, dan kekuasaan sangat kecil biasanya tidak apa yang sedang dicari.

Sebuah ukuran yang berbeda efisiensi mesin panas yang ideal diberikan oleh pertimbangan  , di mana siklus identik dengan siklus Carnot kecuali dalam bahwa dua proses perpindahan panas yang tidak reversibel (Callen 1985):

(Catatan: Unit  atau  )

Model ini melakukan pekerjaan yang lebih baik memprediksi seberapa baik dunia nyata mesin panas dapat lakukan (Callen 1985, lihat juga  ):

Panas tambahan mesin

Insinyur telah mempelajari siklus panas mesin berbagai luas dalam upaya untuk meningkatkan jumlah pekerjaan yang dapat digunakan mereka bisa mengambil dari sumber daya yang diberikan. Batas Siklus Carnot tidak dapat dicapai dengan siklus gas-based, tapi insinyur telah bekerja setidaknya dua cara untuk mungkin pergi sekitar batas itu, dan salah satu cara untuk mendapatkan efisiensi yang lebih baik tanpa menekuk aturan.

1.                  Meningkatkan  perbedaan dalam mesin panas. Cara termudah untuk melakukan ini adalah untuk meningkatkan temperatur sisi panas, yang merupakan pendekatan yang digunakan dalam modern gabungan-siklus  . Sayangnya, batas-batas fisik (seperti titik leleh bahan dari mana mesin dibangun) dan keprihatinan lingkungan mengenai  produksi membatasi suhu maksimum pada mesin panas bisa diterapkan. Turbin gas modern dijalankan pada suhu setinggi mungkin dalam kisaran suhu yang diperlukan untuk mempertahankan diterima NO keluaran _x ^. Cara lain meningkatkan efisiensi adalah untuk menurunkan suhu output. Salah satu metode baru untuk melakukannya adalah dengan menggunakan cairan kimia campuran kerja, dan kemudian memanfaatkan perubahan perilaku dari campuran. Salah satu yang paling terkenal adalah apa yang disebut  , yang menggunakan campuran 70/30 dari  dan air sebagai fluida kerjanya. Campuran ini memungkinkan siklus untuk menghasilkan tenaga yang berguna pada suhu jauh lebih rendah daripada proses yang lain.

2.                  Mengeksploitasi sifat fisik fluida kerja. Eksploitasi tersebut yang paling umum adalah penggunaan air di atas titik yang disebut kritis, atau uap superkritis disebut. Perilaku cairan atas perubahan kritis mereka titik radikal, dan dengan bahan seperti air dan  adalah mungkin untuk mengeksploitasi perubahan perilaku untuk mengekstrak efisiensi termodinamika yang lebih besar dari mesin panas, bahkan jika menggunakan Brayton cukup konvensional atau Rankine siklus. Sebuah materi baru dan sangat menjanjikan untuk aplikasi tersebut adalah  . dan  juga telah dipertimbangkan untuk aplikasi seperti, meskipun SO ₂ adalah sedikit beracun untuk sebagian.

3.                  Mengeksploitasi sifat kimia dari fluida kerja. Sebuah mengeksploitasi cukup baru dan novel adalah dengan menggunakan cairan bekerja eksotis dengan sifat kimia menguntungkan. Salah satunya adalah  (NO _2), komponen beracun dari  , yang memiliki alam  sebagai di-nitrogen tetraoxide (N ₂ O _4). Pada suhu rendah, N ₂ O ₄ dikompresi dan kemudian dipanaskan. Meningkatnya suhu menyebabkan setiap N ₂ O ₄ untuk pecah menjadi dua molekul NO _2. Hal ini akan menurunkan berat molekul dari fluida kerja, yang secara drastis meningkatkan efisiensi siklus. Setelah ₂ NO telah diperluas melalui turbin, didinginkan oleh  , yang menyebabkan untuk bergabung kembali ke N ₂ O _4. Hal ini kemudian makan kembali oleh kompresor untuk siklus lain. Spesies seperti  (Al ₂ Br _6), NOCl, dan Ga ₂ I ₆ semuanya telah diselidiki untuk penggunaan tersebut. Sampai saat ini, kelemahan mereka belum dibenarkan penggunaannya, meskipun peningkatan efisiensi yang bisa diwujudkan.

Mesin Kalor

·         Kekuatan Mesin Kalor

Mesin panas dapat dicirikan oleh mereka, yang biasanya diberikan dalam  per  dari  (di AS juga  per). Hasilnya menawarkan perkiraan output puncak-kekuatan mesin. Hal ini tidak menjadi bingung dengan, karena efisiensi tinggi sering membutuhkan rasio udara-bahan bakar ramping, dan kepadatan daya sehingga lebih rendah. Sebuah mesin kinerja tinggi mobil modern membuat lebih dari 75 kW / l (1,65 hp / di ³).

·         Contoh dalam Kehidupan Sehari-hari

Contoh mesin kalor dalam kehidupan sehari-hari termasuk, yang, dan  dalam. Sebuah mainan umum yang juga merupakan mesin panas adalah. Juga  adalah mesin panas. Semua mesin panas familiar yang didukung oleh ekspansi gas dipanaskan. Lingkungan umum adalah heat sink, menyediakan gas relatif dingin yang, ketika dipanaskan, berkembang cepat untuk mendorong gerakan mekanis mesin.

Penting untuk dicatat bahwa meskipun beberapa siklus memiliki lokasi pembakaran yang khas (internal atau eksternal), mereka sering dapat diimplementasikan dengan lainnya. Misalnya, mengembangkan mesin dipanaskan eksternal berjalan pada siklus sangat mirip dengan awal. Selain itu, mesin eksternal dipanaskan sering dapat diimplementasikan dalam siklus terbuka atau tertutup. Apa ini intinya adalah bahwa ada siklus termodinamika dan sejumlah besar cara untuk menerapkannya.

·         Tahap Siklus Perubahan Mesin Kalor

Terdapat empat tahapan pada mesin Carnot :

1.                  Sebuah sistem pada awalnya berada pada kesetimbangan thermal dengan reservoar dingin pada suhu TC. Sistem ini kemudian mengalami proses adiabatik reversibel yang menyebabkan suhunya meningkat menjadi suhu di reservoar panas pada suhu TH.

2.                  Sistem mempertahankan kontak dengan reservoar panas pada TH dan mengalami proses isothermal reversibel. Selama panas (QH) di ambil dari reservoar panas.

3.                  Sistem mengalami proses adiabatik reversibel pada arah berlawanan dari tahap 1 yang membawa temperaturnya kembali pada reservoar dingin (TC).

4.                  Sistem mempertahankan kontak dengan reservoar pada TC dan mengalami proses isothermal reversibel pada arah yang berlawanan dengan tahap 2 dan kembali pada keadaan awalnya melalui proses pelepasan kalor (QC) ke reservoar dingin.