Mesin Kalor (Heat Engine)

Seperti kita ketahui, merubah energi gerak menjadi energi panas sangatlah mudah, misalkan kita menggesekkan suatu benda di atas meja (energi gerak) akan dengan mudah benda itu menjadi panas (energi kalor), tetapi tidak berlaku sebaliknya, misalkan kita memanaskan benda tersebut dalam keadaan diam, misalkan di bakar, maka tidak serta merta benda itu bergerak.
Namun, bukanya tidak mungkin kita menggerakkan sesuatu dengan memanaskanya, misalkan suatu ruang yang tertutup seperti silinder yang ditutup dengan piston kita panaskan, maka ruangan tersebut akan mengembang dan menghasilkan gerakan. alat yang menghasilkan gerakan dari panas itulah yang kita namakan dengan mesin kalor.
Dari hal diatas, dapat kita simpulkan bahwa mesin kalor adalah mesin yang dapat mengkonversikan energi kalor menjadi energi gerak. mesin kalor ini dapat kita klasifikasikan menjadi mesin pembakaran dalam dan mesin pembakaran luar, yaitu tergantung dari tempat pembakaran bahan bakarnya ada di dalam atau di luar mesin. contoh dari mesin pembakaran dalam adalah mesin bensin, mesin diesel dan mesin jet, sedangkan mesin pembakaran luar adalah turbin uap dan mesin stirling.
secara termodinamis, kita dapat mengatakan mesin kalor memiliki karakter :
1. menerima kalor dari sumber yang bersuhu panas (misalkan pembakaran bensin, batu bara, nuklir, panas bumi, panas matahari, dll)
2. merubah sebagian panas menjadi gerak (biasanya gerak putaran poros)
3. membuang sebagian panas yang tidak berubah menjadi gerak ke suhu yang lebih dingin.
4. mesin ini bekerja dalam suatu siklus.

Skema Mesin Kalor, Q = kalor, W = kerja.

Dari poin-poin di atas, kita dapatkan bahwa mesin kalor hanyalah mengambil sebagian panas (energi dari bahan bakar) menjadi energi gerak, dan harus ada energi yang di buang untuk melaksanakan siklusnya, atau dengan kata lain mesin kalor tidak mungkin memiliki efisiensi 100% (efisiensi mesin kalor adalah persentase banyaknya kalor yang berubah menjadi energi gerak), mesin bensin yang sering kita gunakan hanya memiliki efisiensi sekitar 20-30% serta diesel sekitar 50%, perlu dicatat bahwa efisiensi ini tidak tergantung dari mekanisme gerak mesin, gesekan atau faktor pelumasan mesin, namun hanya tergantung pada suhu tertinggi dan suhu terendah mesin kalor tersebut, artinya bahwa efisiensi sesungguhnya bisa lebih rendah dari angka tersebut.
Mungkin pertanyaanya adalah, dapatkah kita merubah seluruh energi kalor menjadi energi gerak?. jawabanya adalah tidak, karena jika kita tidak membuang kalor tersebut ke suhu yang lebih dingin, mesin tidak bisa menjalani siklusnya.  bayangkan piston silinder yang tidak membuang sisa pembakaranya yang masih panas tidak mungkin bisa bergerak lagi meskipun di panaskan lebih lanjut karena sudah pada batas volume maksimalnya (kepala piston pada posisi ujung).

sumber gambar : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/a/a2/Heat_engine.png