siklus otto

05.11 |

Siklus Otto

Siklus Otto adalah siklus termodinamika yang paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia.Mobil dan sepeda motor berbahan bakar bensin (Petrol Fuel) adalah contoh penerapan dari sebuah siklus Otto.

Secara termodinamika, siklus ini memiliki 4 buah proses termodinamika yang terdiri dari 2 buah proses isokhorik (volume tetap) dan 2 buah proses adiabatis (kalor tetap). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat diagram tekanan (p) vs temperatur (V) berikut:

Gambar 3

Proses yang terjadi adalah :

1-2 : Kompresi adiabatis

2-3 : Pembakaran isokhorik

3-4 : Ekspansi / langkah kerja adiabatis

4-1 : Langkah buang isokhorik

Keempat proses yang membentuk siklus ini ditunjukkan dalam diagram P-v dalam gambar 3. Piston mulai pada keadaan 1 pada dan menekan udara hingga mencapai pada keadaan 2.Kemudian terjadi pembakaran, menyebabkan tekanan langsung melompat ke keadaan 3, sementara volume tetap konstan (proses pembakaran ini disimulasikan dengan proses penambahan kalor kuasi-kesetimbangan). Proses yang terjadi selanjutnya adalah langhkah daya dengan berekspansinya udara (yang mensimulasikan produk-produk pembakaran) secara isentropik ke keadaan 4. Dalam proses terakhir perpindahan kalor ke lingkungan terjadi dan siklus tersebut menjadi lengkap. Mesin penyalaan busi (spark-ignition engine) dimodelkan dengan siklus otto.Efisiensi termal dari siklus otto diperoleh dari :

Dengan memperhatikan bahwa kedua proses perpindahan kalor terjadi selama proses volume konstan, dimana usaha adalah nol, dihasilkan :

Dimana kita telah mengasumsikan setiap kuantitas memiliki nilai positif, maka :

Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai :

…(10)

Untuk proses isentropik kita memiliki :

Dan

Tapi dengan menggunakan V₁ = V₄dan V₃= V₂, kita lihat bahwa :

Jadi, untuk siklus otto, efisiensi termalnya adalah :

Jadi, dpat dilihat bahwa efisensi termal dlam siklus ideal ini hanya bergantung pada rasio kompresi r, makin tinggi rasio kompresinya, maka makin tinggi pula efisiensi termal.