Siklus Tertutup pada Diagram p-V: Arah Pergerakan dan Efek pada Usaha dan Energi

Siklus tertutup pada diagram p-V adalah representasi grafis dari perubahan tekanan dan volume dalam suatu sistem gas. Dalam artikel ini, kita akan membahas dua siklus tertutup yang ditunjukkan dalam Gambar 18-24 dan mengeksplorasi arah pergerakan serta efeknya pada usaha dan energi. Siklus 1 dan siklus 2 dalam Gambar 18-24 memiliki panjang dan bentuk yang sama. Pertanyaannya adalah, apakah siklus-siklus ini bergerak searah jarum jam atau berlawanan arah jika usaha net yang dilakukan oleh gas (\(W\)) adalah positif dan energi net yang ditransfer oleh gas sebagai panas (\(Q\)) adalah positif? Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu memahami bahwa usaha net yang dilakukan oleh gas dapat dihitung sebagai luas daerah di bawah kurva siklus pada diagram p-V. Jika usaha net positif, artinya luas daerah di bawah kurva siklus adalah positif. Ini berarti bahwa siklus tersebut bergerak searah jarum jam. Selanjutnya, energi net yang ditransfer oleh gas sebagai panas dapat dihitung sebagai perubahan energi dalam siklus tersebut. Jika energi net positif, artinya energi dalam sistem meningkat. Ini berarti bahwa siklus tersebut bergerak searah jarum jam. Dengan demikian, jika usaha net (\(W\)) dan energi net (\(Q\)) yang dilakukan oleh gas dalam siklus tertutup adalah positif, maka siklus tersebut bergerak searah jarum jam. Dalam Gambar 18-24, kita dapat melihat bahwa siklus 1 dan siklus 2 bergerak searah jarum jam. Hal ini dapat disimpulkan berdasarkan panjang dan bentuk yang sama dari kedua siklus tersebut. Dalam dunia nyata, siklus tertutup pada diagram p-V digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti mesin termal dan sistem pendingin udara. Memahami arah pergerakan siklus dan efeknya pada usaha dan energi sangat penting dalam merancang dan mengoptimalkan sistem-sistem ini. Dalam kesimpulan, siklus tertutup pada diagram p-V bergerak searah jarum jam jika usaha net (\(W\)) dan energi net (\(Q\)) yang dilakukan oleh gas adalah positif. Dalam Gambar 18-24, siklus 1 dan siklus 2 bergerak searah jarum jam karena usaha net dan energi net yang dilakukan oleh gas adalah positif.