Materi
Hukum I termodinamika adalah kekekalan energi untuk sistem yang bertukar kalor dan usaha: ΔU = Q − W. ΔU adalah perubahan energi dalam sistem, Q kalor yang masuk ke sistem, dan W usaha yang dilakukan sistem pada lingkungannya. Dengan perjanjian tanda ini, kalor yang keluar ditulis negatif, dan usaha yang dilakukan lingkungan pada sistem — misalnya gas yang ditekan — juga ditulis negatif.
Mesin kalor menyerap kalor Qh dari sumber panas, mengubah sebagian menjadi usaha W, dan membuang sisanya Qc ke lingkungan yang lebih dingin, sehingga W = Qh − Qc. Efisiensinya η = W ÷ Qh = 1 − Qc ÷ Qh. Hukum II termodinamika membatasi efisiensi itu: tidak ada mesin yang bekerja di antara suhu Th dan Tc yang mengungguli mesin Carnot ideal, ηC = 1 − Tc ÷ Th, dengan kedua suhu dalam kelvin. Karena Tc tidak pernah nol, efisiensi 100% mustahil.
Contoh, langkah demi langkah. Mesin menyerap 5.000 J dan membuang 3.500 J setiap siklus. Langkah pertama, W = 5.000 − 3.500 = 1.500 J. Langkah kedua, η = 1.500 ÷ 5.000 = 0,30 atau 30%. Bila sumbernya 400 K dan lingkungannya 300 K, batas Carnotnya 1 − 300 ÷ 400 = 25%, jadi angka 30% itu mustahil dan data mesinnya pasti keliru.
