BAB
1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Semua mahluk hidup melakukan
pekerjaan.Tumbuh-tumbuhan melakukan
pekerjaan
ketika mengangkat air dari akar ke cabang-cabang,hewan melakukan
melakukan
pekerjaan ketika berenang ,merayap, dan terbang.Kerja juga terjadi ketika
pemompaan darah melalui pembuluh darah dalam tubuh dan pada pemompaan ion-ion
melewati dinding sel .Semua kerja ini diperoleh dari pengeluaran energy kimia
yang disimpan dalam makanan yang dikonsumsi oleh mahluk hidup. Termodinamika
berasal dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas) dan dinamika
(yang berkenaan dengan pergerakan).Termodinamika adalah kajian mengenai
hubungan,panas, kerja, dan energy dan secara khusus perubahan panas menjadi
kerja.Hukum termodinamika pertama dan kedua dirumuskan pada abad ke-19 oleh
para ilmuan mengenai peningkatan efisiensi mesin uap.Bagaimanapun hokum ini
merupakan dasar seperti hokum fisika lainnya.Mereka membatasi efisiensi amuba
atau
ikan
paus seperti mereka membatasi efisiensi mobil atau tenaga nuklir tumbuhan.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, maka yang menjadi rumusan
masalah dalam makalah ini adalah:
1. Apa
definisi Hukum Termodinamika
2. Bagaimana
proses Hukum Termodinamika
3. Apa
hasil dan pengapikasian Hukum Termodinamika
1..3
Tujuan Penulisan
Berdasarkan rumusan masalah tersebut di atas, maka yang menjadi
rumusan masalah dalam makalah ini
adalah:
1. Mengetahui definisi Hukum Termodinamika
2. Mengetahui proses Hukum Termodinamika
3. Mengetahui hasil dan pengaplikasian Hukum Termodinamika
BAB 11
PEMBAHASAN
2.1 Definisi Hukum Termodinamika
Hukum
Termodinamika I adalah :
-
Menetapkan adanya suatu ekivalensi antara panas dan kerja (panas ↔ kerja)
-
Digunakan untuk menghubungkan dan menentukan type – type energi yang terlibat dalam suatu proses.
-
Atau menyatakan bahwa sewaktu proses berlangsung terdapat suatu keseimbangan
energi.
Hukum
termodinamika I merupakan pernyataan dari hukum kekekalan energi dan tidak
menyatakan sesuatu apapun mengenai arah dari proses yang berlangsung.
Proses
termodinamika itu dapat berlangsung kedua arah yaitu :
-
Diekspansikan (pengembangan)
-
Dikompresikan (penekanan)
Hukum
Termodinamika I juga belum menjelaskan kearah mana suatu perubahan keadaan itu
berjalan dan apakah perubahan itu reversible atau irreversible.
Dalam
pengembangannya diterangkan dan dibahas dalam Hukum Termodinamika II. Jadi :
Hukum Termodinamika II, memberikan batasan-batasan tentang arah yang dijalani
suatu proses, dan memberikan kriteria apakah proses itu reversible atau
irreversible dan salah satu akibat dari hukum termodinamika II ialah
perkembangan dari suatu sifat phisik alam yang disebut entropi.
Perubahan
entropi → menentukan arah yang dijalani suatu proses.
Hukum
Termodinamika II menyatakan :
*
Tidak mungkin panas dapat dirubah menjadi kerja seluruhnya, tetapi sebaliknya
kerja dapat dirubah menjadi panas.
atau
: Q ≠ Wseluruhnya
W
→ Q (sama besarnya)
atau
untuk mendapatkan sejumlah kerja (W) dari suatu siklus, maka kalor (Q) yang
harus diberikan kepada sistem selalu lebih besar.
→
Q diserap > W sehingga, η siklus < 100 %.
*
Suatu yang bekerja sebagai sebagai suatu siklus tidak dapat memindahkan kalor
(Q) dari bagian yang bertemperatur rendah ke bagian yang bertemperatur lebih
tinggi, tanpa menimbulkan perubahan keadaan pada sistem yang lain.
Dari
kedua hal tersebut diatas, menyatakan tentang arah proses perubahan energi
dalam dalam bentuk panas ke bentuk kerja → yang menyatakan adanya pembatasan
transformasi energi.
2.2
Proses Termodinamika
Beberapa proses
dalam termodinamika antara lain, proses isotermal, proses isokhorik, proses
isobarik, dan proses adiabatik.
a. Proses isotermal
Proses
isotermal adalah proses perubahan keadaan sistem pada
P1
suhu tetap (Gambar 14.3). Proses ini mengikuti hukum Boyle, yaitu :
PV
= konstan. Hal ini
dilakukan
dengan menempatkan silinder yang dihubungkandengan sumber air pada suhu yang di
inginkan. Silinder mempunyai dinding yang tipis yang
terbuat
dari bahan yang dapat menghantarkan panas,misalnya tembaga, sehingga panas
dengan mudah mengalir secara bolak-balik antara sumber air dan gas.Sumber air
cukup besar dengan suhu yang tidak dapat dipengaruhi oleh jumlah perubahan
panas dan gas. Selama ekspansi isothermal, panas mengalir ke gas untuk menjaga
suhu agar konstan (ingat, suhu gas menurun jika panas terhalangi untuk mengalir
ke gas selama ekspansi terjadi). Untuk menghitung usaha yang dilakukan oleh
sistem, P2 kita tentukan dahulu persamaan tekanan sebagai fungsi volume berdasarkan
persamaan keadaan V1 V2 V gas ideal, yaitu: P = nRT
Dengan
menggunakan rumus umum usaha ynag dilakukan oleh gas diperoleh:.
Proses
isokhorik adalah proses P
perubahan
keadaan sistem pada P1
volume
tetap. Karena gas tidak mengalami perubahan volume, maka usaha P2 yang
dilakukan oleh gas sama
nol.
c.
Proses Isobarik
sesuai dengan
Persamaan (14.2), yaitu :
d.
Proses Adiabatik
perubahan
keadaan sistem tanpa
adanya
kalor yang masuk ke atau keluar dari sistem (gas), yaitu Q = 0.
Hali
ini karena dikelilingi oleh silinder dengan bahan-bahan penyekat seperti asbes
atau streafoam jika gas ideal di kembangkan secara adiabatic,
8 suhu dan
tekanan menurun.Sintem tersebut ditunjukan oleh garis penuh AB pada Kurva
adiabatik lebih curam dibanding kurva isotermal. Gambar
menunjukkan
bahwa pada proses P 1 Proses adiabatic terjadi perubahan suhu, P1 Proses isothermal
tekanan, dan volume. Proses ini mengikuti rumus Poisson sebagai T1 berikut.
dengan
γ> 1, merupakan hasil perbandingan kapasitas kalor gas pada
tekanan
tetap CP dan kapasitas kalor pada volume tetap CV . Besaran γ
disebut
konstanta Laplace.
Usaha
yang dilakukan oleh sistem (gas) hanya mengubah energi dalam, sebab sistem
tidak menerima ataupun melepas kalor. Besarnya usaha yang dilakukan oleh sistem
dapat ditentukan dengan menerapkan Persamaan (14.1) sehingga menghasilkan
hubungan sebagai berikut.
Selain
itu, dengan menggunakan hukum termodinamika I (akan dibahas kemudian), usaha
yang dilakukan oleh gas pada proses adiabatik juga dapat dinyatakan sebagai
berikut.
Apabila
keadaan awal dan keadaan akhir dari suatu proses adiabatik diketahui, usaha
yang dilakukan oleh gas pada proses adiabatik tersebut dapat ditentukan dengan
menggunakan Persamaan (14.6) atau (14.7). Proses adiabatik sangat penting dalam
bidang rekayasa. Beberapa contoh proses adiabatic adalah pemuaian gas panas
dalam suatu mesin diesel, pemuaian gas cair dalam sistem
pendingin,
dan langkah kompresi dalam mesin diesel.
2.2.1
Hukum I Termodinamika
Hukum
ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan
energi
dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah
energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap
sistem. Hukum pertama termodinamika adalah konservasi energi.Secara singkat,
hokum tersebut menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang
lainnya.Untuk tujuan termodinamik, perlu lebih spesifik dan menguraikan hukum
tersebut secara lebih kuantitatif.Termodinamika memperhitungkan hubungan antara
system S, misalnya gas
dalam
silinder pada gambar 11.1 dan lingkungan ε di sekelilingnya.Lingkungan adalah
segala sesuatu yang ada di luar system yang dapat mempengaruhi system, dimana
pada banyak kasus termasuk pada sekeliling system.Sistem dan lingkungan
merupakan semesta U. Energi sestem (Es) adalah jumlah energi kinetik
molekul-molekul system ( energi termal) dan energi potensial atom-atom dalam
molekul (energi kimia).Energi Es bergantung pada keadaan system,berubah ketika
keadaan berubah.Misalnya,perubahan isobaric pada gambar 11.4d, sumber panas
meningkatkan energi termal system. Jika sumber panas adalah bagian dari
lingkungan, energi Eε lingkungan juga berubah. Hukum pertama termodinamika mengatakan
bahwa energi Eu semesta
Eu
= Es + Eε
Tidak berubah.Ini berarti, jika Es dan Eε adalah
energi sistem dan lingkungan
ketika
sistem berada pada satu keadaan dan E’s dan E’ε adalah energi ketika system
berada pada keadaan lain, maka
E’s
+ E’ε = Es + Eε atau (E’s – Es ) + ( E’ε - E ε )
Seperti sebelumnya, delta digunakan sebagai awalan
yang berati “perbedaan dalam“ atau „perubahan dari“.Secara spesifik ΔES adalah
energi dari keadaan akhir, sistem dikurangi energi dari keadaan awal,
ΔES
= E’S – ES
Dan
ΔES adalah energi akhir lingkungan dikurangi energi awal
ΔEε
= E’ε – Eε
Hubungan
simbol-simbol persamaan 11.2 dapat dituliskan
ΔES
+ ΔEε = 0 atau
ΔES
= - ΔEε hukum pertama 11.3
Ini adalah ungkapan matematika yang sesuai untuk
hukum pertama
termodinamika.Persamaan
tersebut digunakan untuk menghitung perubahan energy sistem jika perubahan
energi lingkungan diketahui, dan serbaliknya.
Untuk
Lebuh jelasnya:
Aliran
kalor atau kerja (usaha) yang dialami oleh suatu sistem dapat menyebabkan system
tersebut memperoleh atau kehilangan energi, tetapi secara keseluruhan energi
itu tidak ada yang hilang, energi tersebut hanya mengalami perubahan.
Berdasarkan hukum kekekalan energy tersebut, hukum I termodinamika dirumuskan sebagai berikut:
Untuk setiap proses, apabila kalor
Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka selisih energi, Q
– W, sama dengan perubahan energi dalam U
dari sistem :
Perjanjian
tanda untuk Q dan W (Gambar 14.7) adalah sebagai berikut :
-
Jika sistem menerima usaha, nilai W bertanda negatif
-
Jikasistem menerima kalor, nilai Q bertanda positif,
-
Jika sistem melepas kalor, nilai Q bertanda negatif.
Perubahan energi dalam
Energi
dalam suatu gas merupakan ukuran langsung dari suhu. Karena itu perubahan energy
dalam ΔU hanya tergantung pada
keadaan awal dan keadaan akhir, tidak tergantung pada proses bagaimana keadaan
sistem berubah. Untuk gas monoatomik dengan derajat = 3, perubahan energi dalam dapat dihitung
sebagai berikut.
Untuk
gas diatomik dan poliatomik faktor 3 pada persamaan (14.9) diatas dapat diganti
dengan derajat kebebasan yang dimiliki gas tersebut.
Hukum 1 Temodinamika pada
proses-proses Termodinamika
a.
Proses isotermal
Pada proses
isotermal tidak terjadi perubahan suhu (ΔT = 0) sehingga perubahan
energi
dalam ΔU = U2 – U1 = 3 nR(ΔT) = 0.
Usaha yang
dilakukan oleh gas sesuai dengan Persamaan (14.3), yaitu
W
=nRT In
Penerapan hukum
I termodinamika menghasilkan :
Q = ΔU + W = 0 +
W = W
Q = W = nRT In
.....................................
(14.10)
Persamaan
(14.10) menyatakan bahwa kalor yang diberikan kepada suatu sistem pada suhu tetap
seluruhnya digunakan untuk melakukan usaha luar.
b.
Proses isokhorik
Pada proses
isokhorik tidak terjadi perubahan volume (ΔV= 0) sehingga usaha luar W = P(ΔV)
= 0. Perubahan energi dalam sesuai dengan Persamaan (14.9), yaitu
ΔU =
nR(ΔT). Penerapan hukum I termodinamika
menghasilkan:
Q = ΔU + W = ΔU
+ 0 = ΔU
Q = ΔU =
nR(ΔT)................................................
(14.11)
Persamaan
(14.11) menyatakan bahwa kalor yang diberikan kepada suatu sistem pada volume tetap
seluruhnya disunakan untuk menaikkan energi dalam sistem.
c.
Proses isobarik
Pada proses
isobarik tidak terjadi perubahan tekanan. Penerapan hukum I termodinamika menghasilkan:
Q = ΔU + W = ΔU
+ P( ΔV)............................. (14.12)
d.
Proses adiabatik
Pada proses
adiabatik tidak terjadi aliran kalor dengan lingkungan (Q=0). Perubahan energy dalam
sama dengan ΔU =
nR (T2 – T1). Penerapan hukum I
termodinamika menghasilkan
Q = ΔU + W atau
0 = ΔU + W
W = -ΔU = -
nR(T2
– T1)
W =
nR(T2
– T1)..... ............................................... (14.13)
2.2.2
Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi.
Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika
terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu,
mendekati nilai maksimumnya. Sebuah benda dengan massa m dilepaskan dari
ketinggian h secara spontan jatuh ke tanah, kemudian diam.Pada situasi ini
energi semesta adalah jumlah energi termal benda, energi termal tanah dan
energi mekanik benda.Sebelum dilepaskan, benda mempunyai energi mekanik yang
sama dengan energi potensialnya U = mgh, dan setelah benda tersebut diam di
tanah, energi mekaniknya nol.Pada proses ini, dengan demikian energi mekanik
semesta berkurang dari mgh menjadi nol.Jika energi total semesta tidak berubah
(hukum pertama termodinamika), energi termal semesta dapat meningkat dengan
mgh.Peningkatan energi termal menunjukan peningkatan yang kecil pada temperatur
benda dan tanah.
Sebagaimana
diketahui dari pengalaman sehari-hari bahwa suatu benda yang
awalnya
diam di tanah tidak akan pernah secara spontan meloncat ke udara.Hal tersebut
tidak mungkin terjadi karena melanggar hukum pertama.Jika sebuah benda meloncat
ke udara, akan terjadi peningkatan energi mekanik semesta.Hal ini tidak akan
melanggar hukum pertama, bagaimanapun jika terdapat hubungan penurunan energi
termal semesta. Hukum pertama tidak menjelaskan mengapa benda tidak pernah
meloncat ke udara secara spontan.
Proses benda meloncat ke udara secara spontan adalah
kebalikan dari proses benda jatuh ke tanah secara spontan.Satu proses terjadi
dengan mudah. Sedangkan proses kebalikannya tidak akan pernah terjadi sama
sekali.Banyak proses irreversible yang lain yang dapat terjadi hanya dalam satu
arah.Sebagai contoh, ketika benda yang dingin dan benda panas bersentuhan,
kalor selalu mengalir dari benda panas ke benda yang dingin, dan tidak pernah
dari benda dingin ke benda yang panas. Akibatnya suhu benda yang panas menurun,
sedangkan suhu benda yang dingin meningkat.Jika proses kebalikan yang terjadi,
benda yang dingin akan menjadi lebih dingin sedangkan benda yang panas akan
lebih panas.Contoh lain, tinta diteteskan kedalam segelas air, menyebar hingga
tinta tersebut dalam air.proses kebalikannya, dimana campuran air dan tinta
secara spontan memisah menjadi air murni dan tinta murni, tidak akan pernah
terjadi Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan
bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam
suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir
pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik.
Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran
kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta
adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor
beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair
karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak
dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan
demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu
aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor.
Kapasitas
Kalor
Kapasitas kalor
C suatu zat adalah banyaknya kalor Q yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu
zat sebesar 1 kelvin. Secara matematis ditulis:
Q = m C ΔT atau C =
..................................
(14.14)
Kapasitas kalor
untuk gas ada dua macam, yaitu untuk volume tetap (CV) dan untuk tekanan tetap
(CP).
Kapasitas kalor
untuk proses isokhorik diperoleh dari Persamaan (14.11) sebagai berikut.
Q =
nR(ΔT) atau
=
nR
Cv =
nR........................................
(14.15)
Kapasitas kalor
untuk proses isobarik diperoleh dari Persamaan (14.12) sebagai berikut.
Q = ΔU +P(Δ V )=
nR(ΔT) =
nR( ΔT)
CP =
nR ..........................................
(14.16)
Dari persamaan
(14.15) dan (14.16) diperoleh bahwa
Cp – Cv = nR................................................................
(14.17)
Kapasitas kalor
yang diperoleh pada Persamaan (14.15) dan (14.16) adalah untuk gas monoatomik.
Untuk gas diatomik, besar CV dan CP tergantung pada derajat kebebasan gas. Sebagai
acuan praktis dapat digunakan pembagian suhu sebagai berikut:
- pada suhu
rendah (± 250 K) : CV =
nR dan CP =
nR
- pada suhu
sedang (± 500 K) : CV =
nR dan CP =
nR
- pada suhu
tinggi (± 1000 K) : CV =
nR dan CP =
nR
Dengan demikian dapat
dihitung tetapan Laplace γ secara teoritis sesuai dengan Persamaan (14.5)
sebagai berikut:
2.3 Hasil dan
Pengaplikasian Hukum Termodinamika
Hukum
termodinamika telah berhasil diterapkan dalam penelitian tentang proses kimia
dan fisika. Hukum pertama termodinamika didasarkan pada hukum kekekalan energi.
Hukum kedua termodinamika berkenaan dengan proses alami atau proses spontan
dimana fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi ialah entropi, yang merupakan
ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Hukum kedua ini menyatakan bahwa untuk
proses spontan, perubahan entropi semesta haruslah positif. Sedangkan hukum
ketiga termodinamika memungkinkan untuk menentukan nilai entropi mutlak (Chang,
2002: 165).
Berikut
beberapa contoh aplikasi termodinamika yang biasa digunakan dalam kehidupan
sehari-hari :
1. Air Conditioner (AC)
Sistem
kerja AC terdiri dari bagian yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan
tekanan supaya penguapan dan penyerapan panas dapat berlangsung.
Kompresor
yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan
fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor
dialirkan ke kondenser yang kemudian dimampatkan di kondenser.
Di bagian
kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase
uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor
penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang
dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan
dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan.
Pada
kondensor, tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondensor relatif jauh
lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-pipa
evaporator.
Setelah
refrigent lewat kondensor dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase
cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini
refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase
cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini
refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase
ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa sehingga
refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya
menjadi sangat turun.
Hal ini secara praktis
dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih
besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser.
Dengan
adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk
merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan
energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah
energi yang berada didalam substansi yang akan didinginkan.
Dengan diambilnya energi yang diambil
dalam substansi yang akan didinginkan maka entalpi, substansi yang
akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya entalpi maka temperatur dari
substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah
terus-menerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan.
Berikut rangkaian gambar skema
kerja dari AC :
2. Dispenser
Prinsip kerja pemanas air
Proses
pemanasan air terjadi pada saat air masuk kedalam tabung pemanas. Tabung
pemanas merupakan tabung yang terbuat dari logam yang disekitar tabung tersebut
dikelilingi oleh elemen pemanas, sehingga ketika air mengalir dari tampungan
menuju tabung pemanas sensor suhu yang ada pada tabung pemanas akan memicu
elemen pemanas untuk bekerja, suhu tinggi yang dihasilkan elemen pemanas
diserap oleh air yang suhunya lebih rendah, setelah suhu air dalam tabung
pemanas tinggi maksimal sensor suhu yang ada pada tabung pemanas akan
memutuskan arus listrik pada elemen pemanas, pada saat elemen pemanas menyala
lampu indikator pemanas menyala dan pada saat elemen pemanas mati lampu
indikator pemanas mati.
Pada
tabung dispenser dipasang Heater/pemanas serta sensor suhu atau thermostat yang
berfungsi untuk membatasi kerja heater agar tidak bekerja terus-menerus yang
akan menimbulkan suhu air dalam tabung dispenser berlebihan, karena apabila
heater berkerja berlebih, heater akan panas dan bahkan heater tersebut akan
terjadi kerusakan didalamnya. Untuk mengurangi terjadinya resiko tersebut, di
heater dipasang thermostat yang berguna untuk mengatur suhu.
Ketika
suhu air yang dipanaskan oleh heater mencapai suhu tertentu sehingga melebihi
suhu kerja sensor/thermostat maka sensor akan bekerja dan memutuskan arus yang
mengalir ke heater, dengan demikian heater akan berhenti bekerja sehingga suhu
air tetap terjaga sesuai dengan kebutuhan, bisa dilihat di lampu indikator dari
warna merah akan berganti warna hijau. Heater akan bekerja kembali
manakala suhu air pada tabung menurun sampai suhunya berada dibawah suhu kerja
sensor, sensor dipasang seri dengan heater, dengan demikian fungsi dari sensor
ini mirip seperti saklar, hanya saja bekerjanya secara otomatis berdasarkan
perubahan suhu.
Prinsip kerja pendingin air
Proses
pendinginan air pada dispenser pada umumnya dibedakan menjadi 2 yaitu:
1. Pendinginan
Air dengan Fan
Proses pendinginan air
menggunakan fan dilakukan dengan cara menghisap suhu tinggi pada air ketika air
berada pada tampungan air kedua yang letaknya berada dibawah tampungan air
pertama, namun pada kenyataannya fan hanya alat bantu untuk mempercepat
pembuangan panas pada air, sehingga temperatur air hanya akan turun sedikit
saja. Setelah melewati tampungan air kedua air akan dikeluarkan melalui keran
dan siap untuk diminum.
2. Pendinginan
Air dengan Sistem Refrigran
Pendinginan air pada dispenser
menggunakan sistem refrigran sama seperti sistem refrigran pada kulkas hanya
saja evaporatornya dimasukkan kedalam tampungan air kedua yang berada dibawah
tampungan air pertama, sehingga air disekitar evapurator akan menjadi air
dingin. Hasil pendinginan air pada dispenser menggunakan sistem refrigran lebih
maksimal dibandingkan pendinginan air menggunakan fan. Setelah air melalui
proses pendinginan pada tampungan air kedua, air akan mengalir dan keluar
memalui keran.
Nama
komponen pada dispenser:
1. Saklar On/Off
2. Thermostat 1
3. Thermostat 2
4. Saluran daya utama
5. Elemen pemanas
6. Saluran air panas
7. Saluran air normal
3. Rice Cooker
Pada rice
cooker, energi panas ini dihasilkan dari energi listrik. Suatu cairan akan
menguap bila tekanan uap gas yang berasal dari cairan adalah sama dengan
tekanan dari cairan ke sekitarnya (Puap = Pcair). Jadi, titik didih suatu
cairan sebenarnya bisa dimanipulasi dengan meningkatkan tekanan di luar cairan
(tekanan eksternal). Pada penanak nasi biasa, air akan dididihkan dengan
tekanan eksternal biasa, yaitu 101 kPa, dan mendidih pada titik didih biasa,
yaitu 100°C (373 K).
Sementara,
pada penanak nasi yang memanipulasi tekanan (pressure cooker, atau electric
pressure cooker) jika tutup lubang uapnya dibuka, makapressure cooker akan
bekerja seperti penanak nasi biasa, karena tekanan eksternalnya sama dengan
tekanan udara luar.
Namun,
jika tutup lubang uapnya (biasanya berupa katup) ditutup, akan ada
perubahan pada tekanan udara di ruang dalam pressure cooker dan titik didih
cairan akan berubah. Ketika katupnya ditutup, kondisi sistem berubah karena uap
airnya hanya dapat berada di dalam ruang pressure cooker.
Karena
ada tambahan massa (tutup katup), tekanan makin tinggi dan titik kesetimbangan
antar fase (dalam hal ini, antara fase cair dan fase uap) berubah ke temperatur
yang lebih tinggi, dan terbentuklah titik didih baru.
Massa
tutup katup menentukan tekanan di dalam ruang pressure cooker,
karena lubang katup akan membiarkan uap air keluar ketika tekanannya telah
mencapai titik tertentu. Kelebihan tekanan akan dikurangi dengan melepaskan
sedikit uap melalui katup.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Hukum pertama termodinamika (first
law of thermodynamics). ”Jika energi panas yang diberikan sistem
dikurangi dengan usaha yang dilakukan oleh sistem sama dengan perubahan energi
dalam sistem”. Dengan demikian, hukum pertama termodinamika menyatakan
bahwa sejumlah kalor (Q) yang diterima dan usaha (W) yang dilakukan
terhadap suatu gas dapat digunakan untuk menambah energi dalam.
Usaha pada berbagai proses
termodinamika, meliputi isobarik (tekanan konstan), isokhorik (volume konstan),
isotermik (suhu konstan), dan adiabatik (tanpa panas). Keempat proses ini
memiliki aplikasi masing-masing dalam kehidupan sehari-hari, proses ini
merupakan salah satu penerapan termodinamika yang dapat dilihat secara jelas.
Pada proses merebus air, dua buah
sistem (api/gas dan air) yang berbeda suhunya digabungkan. Telah diketahui
bahwa temperatur akhir yang dicapai oleh kedua sistem akan berada di antara
temperatur awal kedua sistem. Proses perpindahan kalor dari suatu benda ke
benda lain menyangkut perpindahan energi dapat dihitung secara pasti. Sejumlah
kalor Q yang diterima gas dapat digunakan untuk melakukan usaha W dan
menambah energi dalam gas.
DAFTAR PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar