Efisiensi (Fisika): Definisi, Rumus & Contoh

Efisiensi adalah cara untuk menggambarkan jumlah manfaatkeluaransuatu proses atau mesin dapat menghasilkan sebagai persentase darimemasukkandiperlukan untuk membuatnya pergi. Dengan kata lain, ini membandingkan berapa banyak energi yang digunakan untuk melakukan pekerjaan versus berapa banyak yang hilang atau terbuang ke lingkungan. Semakin efisien mesin, semakin sedikit energi yang terbuang.

Misalnya, jika sebuah mesin kalor mampu mengubah 75 persen bahan bakar yang diterimanya menjadi gerak, sementara 25 persen hilang sebagai panas dalam prosesnya, itu akan menjadi 75 persen efisien. Dari 100 persen bahan bakar asli, 75 persen dihasilkan sebagai pekerjaan yang berguna.

Dalam fisika, istilahmesin panasdapat merujuk ke beberapa jenis mesin atau proses. Secara formal, mesin kalor adalah sistem termodinamika yang mengubah energi panas menjadi energi mekanik, atau gerak.

Resep dasar untuk mesin panas meliputi:

• Mandi air panas, atau beberapa jenis sumber panas bersuhu tinggi
• Reservoir dingin bersuhu rendah tempat panas dikeluarkan
  
instagram story viewer
• Mesin itu sendiri, yang menyerap panas dari reservoir panas untuk menciptakan beberapa bentuk ekspansi sistem yang bekerja pada lingkungan (seperti memutar motor) dan kemudian melepaskan energi panas ke reservoir dingin saat kembali ke awalnya negara.
  

Misalnya, di dalam mobil, bahan bakar yang terbakar adalah sumber panas, lingkungan di sekitar mobil adalah reservoir dingin, dan pembakaran mesin adalah apa yang bekerja mengubah panas menjadi knalpot saat menggerakkan piston dan memutar poros engkol, memungkinkan mobil untuk mendorong.

Efisiensi mesin kalor adalah rasio kerja berguna yang dilakukan oleh sistem (juga disebut energi yang berguna atau energi keluaran sistem) di atas energi panas yang ditambahkan ke sistem (input energi).

Ini adalah ukuran seberapa baik mesin panas mengubah energi panas menjadi kerja mekanis.

Secara matematis:

DimanaWapakah pekerjaan sudah selesai,Qadalah panas yang ditambahkan dan keduanya diberikan dalam satuan SI untuk energi: joule.

Karena efisiensi adalah rasio, maka selalu dinyatakan sebagai persentase atau sebagai nilai antara 0 (tidak ada efisiensi) dan 1 (efisiensi total – semua energi masukan diubah menjadi keluaran yang berguna). Efisiensi tidak akan pernah lebih dari 1, atau 100 persen, karena akan melanggar hukum kekekalan energi jika jumlah energi yang dikeluarkan lebih besar daripada energi yang dimasukkan! Ini berarti energi diciptakan dari ketiadaan, suatu kemustahilan di alam semesta ini.

Siklus Carnot adalah siklus termodinamika dengan efisiensi maksimum yang mungkin. Karena tidak ada proses di alam yang reversibel sempurna – sebagian energi selalu hilang sebagai panas berkat hukum kedua termodinamika – siklus Carnot menggambarkanidealmesin panas. Dengan kata lain, tidak ada yang benar-benar bisa membangunnya.

Nilai siklus Carnot adalah dalam menetapkan batas atas seberapa efisien mesin sebenarnya. Dinyatakan dalam bentukT_hdanT_c, suhu reservoir energi panas dan dingin, masing-masing, keduanya dalam satuan SI Kelvin.

• \textnormal{Efisiensi Carnot} = \frac {T_h - T_c}{T_h}

Hal ini juga dapat dinyatakan dalamQ_hdanQ_c, kalor yang ditambahkan dan kalor yang dilepaskan, masing-masing, keduanya dalam joule.