1. ⚙️ Siklus Daya Termodinamika (Power Cycles)

Siklus daya adalah rangkaian proses termodinamika di mana suatu fluida kerja (seperti air/uap atau gas) kembali ke keadaan awalnya, sambil menghasilkan usaha bersih ($W_{\text{net}}$). Tujuannya adalah mengubah panas ($Q_{in}$) menjadi kerja.

A. Siklus Rankine (Ideal untuk Pembangkit Uap)

Ini adalah siklus dasar untuk pembangkit listrik tenaga uap dan nuklir. Fluida kerjanya adalah air/uap.

• Komponen Utama: Pompa, Boiler (Ketel Uap), Turbin, dan Kondensor.
• Proses Utama:
  1. Kompresi Isentropik (Pompa): Menaikkan tekanan air.
  2. Penambahan Panas Isobarik (Boiler): Air diubah menjadi uap bertekanan tinggi.
  3. Ekspansi Isentropik (Turbin): Uap berekspansi menghasilkan kerja.
  4. Pembuangan Panas Isobarik (Kondensor): Uap dikondensasi kembali menjadi air cair.
• Analisis Kinerja: Diukur dengan Efisiensi Termal ($\eta_{th}$).$$\eta_{\text{th}} = \frac{W_{\text{turbin}} – W_{\text{pompa}}}{Q_{\text{boiler}}}$$

B. Siklus Brayton (Ideal untuk Turbin Gas)

Ini adalah siklus daya gas dasar yang digunakan pada mesin pesawat jet dan turbin gas pembangkit listrik. Fluida kerjanya adalah udara/gas.

• Komponen Utama: Kompresor, Ruang Bakar (Combustor), dan Turbin.
• Proses Utama:
  1. Kompresi Isentropik: Udara dikompresi (kerja masuk).
  2. Penambahan Panas Isobarik: Pembakaran bahan bakar pada tekanan konstan (panas masuk).
  3. Ekspansi Isentropik: Gas panas berekspansi di turbin (kerja keluar).
  4. Pembuangan Panas Isobarik: Gas dibuang ke atmosfer.
• Efisiensi Kunci: Efisiensi ditingkatkan dengan meningkatkan rasio tekanan ($P_{\text{keluar}} / P_{\text{masuk}}$).

---

2. ❄️ Siklus Pendingin dan Pompa Kalor (Refrigeration Cycles)

Siklus pendingin beroperasi berdasarkan Hukum Kedua (Pernyataan Clausius): menggunakan kerja ($W_{in}$) untuk memindahkan panas dari reservoir suhu rendah ($Q_L$) ke reservoir suhu tinggi ($Q_H$).

A. Siklus Pendingin Kompresi Uap (Vapor-Compression Refrigeration Cycle)

Ini adalah siklus yang digunakan pada kulkas, AC, dan unit pendingin industri. Fluida kerjanya adalah zat pendingin (refrigeran).

• Komponen Utama: Kompresor, Kondensor, Katup Ekspansi (Throttling Valve), dan Evaporator.
• Proses Utama:
  1. Kompresi Isentropik (Kompresor): Menaikkan tekanan dan suhu refrigeran.
  2. Pembuangan Panas Isobarik (Kondensor): Refrigeran melepaskan panas ($Q_H$) dan berubah fase menjadi cair.
  3. Ekspansi Isentalpik (Katup Ekspansi): Tekanan diturunkan drastis (proses $h=\text{konstan}$).
  4. Penyerapan Panas Isobarik (Evaporator): Refrigeran menyerap panas ($Q_L$) dari ruang dingin dan berubah fase menjadi uap.
• Analisis Kinerja: Diukur dengan Koefisien Kinerja (COP).

B. Koefisien Kinerja (COP)

COP mengukur efektivitas siklus pendingin, bukan efisiensi. Nilai COP biasanya lebih besar dari 1.

Aplikasi	Definisi COP	Rumus Dasar
Pendingin (Kulkas/AC)	Panas yang dihilangkan ($Q_L$) dibagi kerja yang dimasukkan ($W_{net, in}$)	$\text{COP}_{R} = \frac{Q_{L}}{W_{\text{in}}}$
Pompa Kalor (Pemanas)	Panas yang disuplai ($Q_H$) dibagi kerja yang dimasukkan ($W_{net, in}$)	$\text{COP}_{\text{HP}} = \frac{Q_{H}}{W_{\text{in}}}$
Catatan: $\text{COP}_{\text{HP}} = \text{COP}_{R} + 1$