Sabtu, 21 Februari 2015

KALORIMETER dan Fenomena yang berkaitan dengan proses irreversibel

0 komentar Diposting oleh Fitria Adi Mustika di 23.08


 Apa itu kalorimeter? Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan energi yang menumpuk dengan cara mengukur perubahan suhu yang terjadi atau perubahan efek termal lainnya. Sebuah Kalorimeter adalah alat yang dipakai untuk percobaan yang berhubungan dengan kalor. Kalorimeter didesain sedemikian sehingga perpidahan kalor ke lingkungannya terjadi seminimum mungkin. Pada dasarnya sebuah kalorimeter terdiri dari dua bejana yang terpisahkan oleh suatu ruang udara. Bejana disebelah dalam terbuat dari aluminium mengkilat untuk mengurangi penyerapan kalor oleh dinding bejana. Tutup bejana terbuat dari kayu yang merupakan penghantar yang buruk agar tidak banyak panas yang hilang. Kalorimeter dapat digunakan untuk mengukur kalor jenis suatu zat. 

Pengertian Kalorimeter
Pengertian Kalorimeter
Aplikasi kalorimeter dalam kehidupan sehari-hari adalah setrika listrik, rice cooker, microwave, pengasap ikan, pemanas air listrik dan lain-lain. Alat-alat itu mempunyai prinsip kerja yaitu energy listrik yang diubah menjadi energy kalor. Seperti kalorimeter, yang mempunyai prinsip energy listrik diubah menjadi energy kalor dan diukur menggunakan kalorimeter sehingga energy listrik, energy kalor dan nilai kesetaraan kalor-listrik dapat dihitung.
Fenomena yang berkaitan dengan proses irreversibel
(1) Bila kita menggosokan kedua telapak tangan, maka kedua telapak tangan kita biasanya akan menjadi panas. Dalam hal ini kalor/panas yang dihasilkan melalui kerja yang kita lakukan. Proses ini bersifat irreversibel karena panas yang dihasilkan tidak bisa dengan sendirinya melakukan kerja dengan menggosokan kedua tangan. (2) Pada gelas atau cangkir, bila kita jatuhkan maka gelas atau cangkir tersebut akan pecah. Pecahannya ini tidak bisa bersatu dengan seketika. Sehingga dinamakan proses irreversibel.

Fenomena yang berkaitan dengan proses keteraturan menjadi ketakteraturan.
(1) sebalok es berada di dalam panci di atas api. Balok es akan mencair dan suhunya akan terus meningkat sampai menguap. Molekul-molekul pada balok es memiliki tingkat keteraturan yang tinggi, yang kemudian terus berubah menjadi tidak teratur karena peningkatan suhu dan perubahan suhu. (2) Batu yang jatuh ke tanah, maka energi kinetiknya akan diubah menjadi energi termal. Energi termal tersebut adalah gerak acak yang tidak teratur dari molekul-molekul, molekul-melekul pada yang jatuh semuanya memiliki kecevatan ke bawah yang sama sebagai tambahan atas kecevatan acak itu sendiri. Sehingga energi kinetik batu yang lebih teratur diubah menjadi energi termal yang tidak teratur ketika menimpa tanah.

Fenomena yang berkaitan dengan proses reversibel
Fenomena ini bisa kita jumpai pada mesin carnot. Mesin carnot ini terdiri dari dua proses yaitu isotermal dan adiabatik. Pertama  gas diekspansi secara isotermal, kedua gas berekspansi secara adiabatis. Selanjutnya gas dimampatkan secara isotermal dan lagi dimampatkan secara adiabatis. Sehingga gas dapat kembali ke proses semula.


 

Dasar, Hukum dan Penerapan TERMODINAMIKA

0 komentar Diposting oleh Fitria Adi Mustika di 22.58


Termodinamika merupakan suatu ilmu pengetahuan yang membahas hubungan antara panas dan kerja yang menyebabkan perubahan suatu zat.
Maksudnya apabila suatu zat atau benda diberi panas  (suhunya dinaikkan), maka akan timbul berbagai-bagai akibat seperti :
- Gas, cairan dan zat padat → memuai
- Termo-elemen membangkitkan GGL
- Kawat-kawat mengalami perubahan daya tahannya.
Dalam proses demikian, biasanya terdapat suatu pengaliran panas dan bekerjanya suatu gaya yang mengalami perpindahan (panas) yang mengakibatkan terjadinya “Usaha atau Kerja”.
Tujuannya  memecahkan persoalan termodinamika dengan menguasai prinsip dasar (dalil, persamaan), sistematika pemecahan soal dan defenisi dasar suatu hukum termodinamika.

Hukum-hukum Termodinamika
● Prinsip-prinsip Termodinamika dapat dirangkum dalam 3 Hukum yaitu :
> Hukum Termodinamika ke-Nol  :   berkenaan dengan kesetimbangan termal
     atau Konsep Temperatur.
> Hukum Termodinamika I :  -  konsep  energi  dalam  dan  menghasilkan
          prinsip kekekalan energi.
       -  menegaskan  ke ekivalenan  perpindahan  kalor dan perpindahan kerja.
> Hukum Termodinamika II :  memperlihatkan  arah  perubahan  alami
                                   distribusi  energi  dan  memperkenalkaN prinsip peningkatan entropi.

Hukum-hukum Termodinamika didasarkan pada penalaran logis , bukti yang membenarkan  penggunaan hukum-hukum ini secara  menerus diperoleh dari  percobaan yang menyetujui akibat-akibatnya


Prinsip thermodinamika tersebut sebenarnya telah terjadi secara alami dalam kehidupan sehari-hari. Bumi setiap hari menerima energi gelombang elektromagnetik dari matahari, dan dibumi energi tersebut berubah menjadi energi panas, energi angin, gelombang laut, proses pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan banyak proses alam lainnya. Proses didalam diri manusia juga merupakan proses konversi  energi yang kompleks, dari input energi kimia dalam maka nan menjadi energi gerak berupa segala kegiatan fisik manusia, dan energi yang sangat bernilai yaitu energi pikiran kita.
Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka prinsip Ilamiah dalam berbagai proses thermodinamika direkayasa menjadi berbagai bentuk mekanisme untuk membantu manusia dalam  menjalankan kegiatannya.
Mesin-mesin transportasi darat, laut, maupun udara merupakan contoh yang sangat kita kenal dari mesin konversi energi, yang merubah energi kimia dalam bahan bakar atau sumber   energi lain menjadi energi mekanis dalam bentuk gerak atau perpindahan diatas permukaan bumi, bahkan sampai di luar angkasa.
Pabrik-pabrik dapat memproduksi berbagai jenis barang, digerakkan oleh mesin pembangkit energi listrik yang menggunakan prinsip konversi energi panas dan kerja. Untuk kenyamanan hidup, kita memanfaatkan mesin air  conditioning, mesin pemanas, dan refrigerators yang menggunakan prinsip dasar thermodinamila. 

Penerapan Termodinamika
Aplikasi thermodinamika yang begitu luas dimungkinkan karena perkembangan ilmu thermodinamika sejak abad 17 yang dipelopori dengan penemuan mesin uap di Inggris, dan diikuti oleh para ilmuwan thermodinamika seperti Willian Rankine, Rudolph Clausius, dan  Lord Kelvin  pada abad ke 19. Pengembangan ilmu thermodinamika dimulai dengan pendekatan makroskopik, yaitu sifat thermodinamis didekati dari perilaku umum partikel-partikel zat yang menjadi media pembawa energi, yang  disebut pendekatan thermodinamika klasik. Pendekatan tentang sifat thermodinamis suatu zat berdasarkan perilaku kumpulan partikel-partikel disebut pendekatan mikroskopis yang merupakan perkembangan ilmu  thermodinamika modern, atau disebut thermodinamika statistik. Pendekatan thermodinamika statistik dimungkinkan karena perkembangan teknologi komputer, yang sangat membantu da lam  menganalisis data dalam jumlah yang sangat besar. 
Penerapan termodinamika secara teknik (dalam perencanaan) yaitu :
- Refrigerasi dan Pengkondisian Udara
- Pembangkit Daya Listrik
- Motor Bakar  
- Sistem pemanasan surya
- Pesawat Terbang
- Dan sebagainya
·            Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap :
Energi kimia  atau  energi nuklir  dikonversikan  menjadi  energi  termal  dalam ketel uap  atau  reaktor nuklir.  Energi ini  dilepaskan  ke air, yang  berubah  menjadi  uap.  Energi uap ini  digunakan  untuk  menggerakkan turbin uap,  dan energi mekanis yang dihasilkan  digunakan untuk meng- gerakkan generator untuk menghasilkan daya listrik.
·            Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air :
Energi  potensial  air  dikonversikan  menjadi  energi  mekanis  melalui penggunaan turbin air. Energi mekanis ini kemudian dikonversikan lagi Menjadi energi listrik oleh generator listrik yang disambungkan pada poros turbinnya.
·            Motor pembakaran dalam 
Energi kimiawi bahan bakar dikonversikan menjadi kerja mekanis. Campuran udarabahanbakar dimampatkan dan pembakaran  dilakukan oleh busi. Ekspansi gas hasil pembakaran mendorong piston, yang menghasilkan putaran pada poros engkol.


 

Hukum Ke Nol Termodinamika dan Aplikasinya

0 komentar Diposting oleh Fitria Adi Mustika di 22.20



HUKUM KE NOL TERMODINAMIKA DAN APLIKASINYA

Hukum ke nol termodinamika berhubungan dengan kesetimbangan termal antara benda benda yang saling bersentuhan. Untuk memahami konsep keseimbangan termal secara lebih mendalam, mari kita tinjau 3 benda (sebut saja benda A, benda B dan benda C). Benda C bisa dianggap sebagai termometer. Misalnya benda A dan benda B tidak saling bersentuhan, tetapi benda A dan benda B bersentuhan dengan benda C. Karena bersentuhan, maka setelah beberapa saat benda A dan benda C berada dalam keseimbangan termal. Demikian juga benda B dan benda C berada dalam keseimbangan termal. benda A dan benda B juga berada dalam keseimbangan termal, sekalipun keduanya tidak bersentuhan. Benda A dan benda C berada dalam keseimbangan termal, berarti suhu benda A = suhu benda C. Benda B dan benda C juga berada dalam keseimbangan termal (suhu benda B = suhu benda C). Karena A = C dan B = C, maka A = B. Berdasarkan hasil percobaan, ternyata benda A dan benda B juga berada dalam keseimbangan termal. Dalam hal ini, suhu benda A = suhu benda B. Jadi walaupun benda A dan benda B tidak bersentuhan, tapi karena keduanya bersentuhan dengan benda C, maka benda A dan benda B juga berada dalam keseimbangan termal. Hukum ke nol berbunyi “Jika dua benda berada dalam keseimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut berada dalam keseimbangan termal satu sama lain.” 

Dalam kehidupan sehari hari hukum ke nol ini banyakan ditemukan atau di gunakan. Seperti pada saat kita memasukkan es batu kedalam air hangat, yang terjadi yaitu es batu akan mencair (suhu es meningkat) dan suhu air hangat menjadi turun, kemudian lama kelamaan es nya mencair semua dan tinggalah air dingin. Air dingin ini menunjukkan campuran antara es batu dan air hangat yang bersuhu sama atau kata lainnya sudah masuk dalam keadaan kesetimbangan termal.contoh lainnya yaitu pada saat kita memasak air didalam panci, benda pertama panci dan benda kedua air. Panci dibakar dengan api sehingga temperaturnya berubah. Air yang bersentuhan dengan panci juga temperaturnya naik dan akhirnya air mendidih. 
Aplikasi lainnya yaitu pengukuran termperatur. Pengukuran temperatur ini berdasarkan prinsip hukum termodinamika ke nol. Jika kita ingin mengetahui apakah dua benda memiliki temperatur yang sama, maka kedua benda tersebut tidak perlu disentuhakan dan diamati perubahan sifatnya. Yang perlu dilakukana adalah mengamati apakah kedua benda tersebut mengalami kesetimbangan termal dengan benda ketiga. Benda ketiga tersebut adalah termometer. Biasanya yang digunakan dalam termometer adalah benda yang mempunyai sifat termometrik yaitu benda apapun yang memiliki sedikitnya satu sifat yang berubah terhadap perubahan temperatur. Termometer yang sering kita jumpai adalah termometer kaca. Termometer kaca terdiri dari pipa kaca kapiler yang berhubungan dengan bola kaca yang berisi cairan air raksa atau alkohol. Ruang di atas cairan berisi uap cairan atau gas inert. Saat temperatur meningkat, volume cairan bertambah sehinggan panjang cairan dalam pipa kapiler bertambah. Panjang cairan dalam pipa kapiler bergantung pada temperatur cairan. Jenis termometer lainnya yaitu termometer volume gas tetap yang memiliki ketelitian dan keakuratan yang sangat tinggi, sehingga digunakan sebagai instrumen standart untuk pengkalibrasian termometer lainnya. Termometer ini menggunakan gas sebagai senyawa termometrik (umumnya hidrogen dan helium), dengan memanfaatkan sifat termometrik berupa tekanan yang dihasilkan gas. Tekanan yang dihasilkan diukur menggunakan manometer air raksa tabung terbuka. Ketika temperatur meningkat, gas memuai sehingga mendorong air raksa dalam tabung terbuka ke atas. Volume gas dipertahankan tetap dengan menaikkan dan menurunkan reservoir. Deteksi temperatur lainnya yang luas digunakan adalah termokopel. Termokopel bekerja berdasarkan prinsip apabila ada dua buah metal dari jenis yang berbeda dilekatkan, maka dalam rangkaian tersebut akan dihasilkan gaya gerak listrik yang besarnya bergantung terhadap temperatur. Dari semua contoh termometer yang telah disebutkan, pada dasarnya prinsipnya sama yaitu ketika termometer menyetuh benda dengan suhu tertentu maka akan terjadi kesetimbangan termal yang ditunjukkan oleh termometer berupa pemuaian pada termomter kaca, perubahan tekanan pada termometer gas tetap, dan gaya gerak listrik pada termokopel.

 

Dispenser dan Rice Cooker (Aplikasi termodinamika)

0 komentar Diposting oleh Fitria Adi Mustika di 21.33


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
8.      Pipa pembuangan
 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.
           

 

Aplikasi Termodinamika dalam Kehidupan Sehari-hari

0 komentar Diposting oleh Fitria Adi Mustika di 21.25

            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 contoh aplikasi termodinamika yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari :
 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.

Cara Kerja Sistem Pendingin

Cara kerja dari sistem pendingin yaitu ada empat prinsip kerja untuk menghasilkan proses pendinginan. Danrefrigerant disirkulasikan berulang kali dengan perubahan-perubahan yang mendukung dapat mengahasilkan proses pendinginan. Empat perubahan padarefrigerant itu yaitu kompresi, kondensasi, ekspansi dan evaporasi ( cair, uap, gas dan kembali cair).
1.    Kompresi
Pada proses kompresi, refrigerant ditekan dalam kompresor sampai kondisinya menjadi cair dengan temperatur yang tinggi. Gas refrigerantdalam evaporator yang dihisap oleh kompresor akan membuat tekanannya tetap rendah didalam evaporator, dan untuk membuat cairan refrigerantmenjadi gas secara dinamis pada temperatur yang rendah (0oC). Maka tekanan gas refrigerant ditekan dalam silinder, dan berubah menjadi tinggi, sehingga temperatur dan tekanan naik dan refrigerant akan mudah menjadi cair walaupun proses pendinginan dalam temperatur yang lebih tinggi. Dan gas refrigerant yang dikompresikan disalurkan ke komponen selanjutnya yaitu di dinginkan di kondensor.
2.    Kondensasi
Pada proses kondensasi, refrigerant dirubah dari gas menjadi cair dan didinginkan dari temperatur yang tinggi di dalam kondensor menjadi temperatur lebih rendah. Refrigerant yang bertemperatur dan bertekanan tinggi itu dipancarkan dalam kondensor menjadi cairan dan disalurkan kereceiver dryer untuk disaring. Hal itu juga dinamakan proses kondensasi panas. Panas yang tinggi dari refrigerant itu dapat dikeluarkan oleh kondensor sehingga refrigerant menjadi dingin.
3.    Ekspansi
Pada proses ekspansi, tekanan cairan refrigerant diturunkan oleh katup ekspansi. Hal itu disebut proses ekspansi, dimana gas bertekanan itu dikabutkan dengan mudah dalam evaporator sehingga refrigerant menjadi gas, dan expansion valve ini mengatur aliran cairan refrigerant sambil menurunkan tekanannya. Cairan refrigerant yang dikabutkan ini dalam evaporator diatur oleh tingkat pendinginan yang harus dilakukan dibawah temperatur pengabutan. Untuk itu, penting untuk mengontrol jumlahrefrigerant yang dibutuhkan dengan melakukan pengecekan yang benar.
4.    Evaporasi
Pada proses evaporasi, refrigerant dirubah dari cairan ke gas dalam evaporator. Cairan refrigerant dikabutkan oleh hisapannya sendiri dimana saat proses evaporasi panas latent dibutuhkan dari udara disekitar evaporator. Udara melepaskan panas untuk didinginkan, dan dialirkan ke dalam ruang dalam kendaraan oleh kipas pendingin sambil menurunkan temperatur ruangan itu. Cairan refrigerant itu disalurkan dari expansion valvedi dalam evaporator kemudian sekaligus menjadi uap refrigerant, dan perubahan itu terjadi berulang kali dari kondisi cair ke gas. Tekanan dan temperatur dalam perubahan itu selalu berkaitan, jika tekanan di-set maka temperatur juga akan diatur. Untuk pengabutan yang dilakukan saat temperatur lebih rendah dari perubahan itu (Cair -> Gas) dalam kondisi seperti diatas, tekanan dalam evaporator juga harus dibuat tetap rendah. Karena itu, gas dari refrigerant yang dikabutkan haruslah dikurangi secara terus menerus keluar evaporator oleh hisapan kompresor.
Proses ini terus-menerus sehingga pendinginan udara didalam kabin akan terjadi selama AC dihidupkan. 

 

Selasa, 03 Februari 2015

Pengertian Termodinamika

0 komentar Diposting oleh Fitria Adi Mustika di 05.55


Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = ‘panas’ and dynamic = ‘perubahan’) adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah “ termodinamika “ biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses “super pelan”. Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika  tak-setimbang.
Karena termodinamika  tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika  setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan  hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.
Konsep Dasar dalam  Termodinamika
Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter.
Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
sistem terisolasi:
  • sistem terisolasi adalah tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkunganwadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
  • sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
~ pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
~ pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
  • sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.
Keadaan Termodinamika
Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodinamika  tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.
Proses Termodinamika
Kalor (Q) merupakan energi yang berpindah dari satu benda ke benda yang lain akibat adanya perbedaan suhu. Berkaitan dengan sistem dan lingkungan, bisa dikatakan bahwa kalor merupakan energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau energi yang berpindah dari lingkungan ke sistem akibat adanya perbedaan suhu. Jika suhu sistem lebih tinggi dari suhu lingkungan, maka kalor akan mengalir dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya, jika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu sistem, maka kalor akan mengalir dari lingkungan menuju sistem.
Jika Kalor (Q) berkaitan dengan perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu, maka Kerja (W)berkaitan dengan perpindahan energi yang terjadi melalui cara-cara mekanis (mekanis tuh berkaitan dengan gerak)… Misalnya jika sistem melakukan kerja terhadap lingkungan, maka energi dengan sendirinya akan berpindah dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya jika lingkungan melakukan kerja terhadap sistem, maka energi akan berpindah dari lingkungan menuju sistem.
Salah satu contoh sederhana berkaitan dengan perpindahan energi antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja adalah proses pembuatan popcorn. Dirimu ngerti popcorn tidak ? biji jagung yang ada bunganya, garis besarnya seperti ini… Biasanya popcorn dimasukkan ke dalam wadah tertutup (panci atau alat masak lainnya). Selanjutnya, wadah tertutup tersebut dipanasi dengan nyala api kompor. Adanya tambahan kalor dari nyala api membuat biji popcorn dalam panci kepanasan dan meletup. Ketika meletup, biasanya biji popcorn berjingkrak-jingkrak dalam panci dan mendorong penutup panci. Gaya dorong biji popcorn cukup besar sehingga kadang tutup panci bisa berguling ria… Untuk kasus ini, kita bisa menganggap popcorn sebagai sistem, panci sebagai pembatas dan udara luar, nyala api dkk sebagai lingkungan. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari lingkungan (nyala api) menuju sistem (biji popcorn).
Adanya tambahan kalor menyebabkan sistem (biji popcorn) memuai dan meletup sehingga mendorong penutup panci (si biji popcorn tadi melakukan kerja terhadap lingkungan). Dalam proses ini, keadaan popcorn berubah. Keadaan popcorn berubah karena suhu, tekanan dan volume popcorn berubah saat memuai dan meletup… meletupnya popcorn hanya merupakan salah satu contoh perubahan keadaan sistem akibat adanya perpindahan energi antara sistem dan lingkungan. Masih sangat banyak contoh lain, sebagiannya sudah gurumuda ulas pada bagian pengantar… Perubahan keadaan sistem akibat adanya perpindahan energi antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja, disebut sebagai proses termodinamika.
Energi dalam dan Hukum Pertama Termodinamika
Energi dalam sistem merupakan jumlah seluruh energi kinetik  molekul sistem, ditambah jumlah seluruh energi potensial  yang timbul akibat adanya interaksi antara molekul sistem. Kita berharap bahwa jika kalor mengalir dari lingkungan menuju sistem (sistem menerima energi), energi dalam sistem akan bertambah.
Sebaliknya, jika sistem melakukan kerja terhadap lingkungan (sistem melepaskan energi), energi dalam sistem akan berkurang…
Dengan demikian, dari kekekalan energi, kita bisa menyimpulkan bahwa perubahan energi dalam sistem = Kalor yang ditambahkan pada sistem (sistem menerima energi) – Kerja yang dilakukan oleh sistem (sistem melepaskan energi). Secara matematis, bisa ditulis seperti ini :

Keterangan :
  • delta U = Perubahan energi dalam
  • Q = Kalor
  • W = Kerja
Persamaan ini berlaku untuk sistem tertutup (Sistem tertutup merupakan sistem yang hanya memungkinkan pertukaran energi antara sistem dengan lingkungan). Untuk sistem tertutup yang terisolasi, tidak ada energi yang masuk atau keluar dari sistem, karenanya, perubahan energi dalam = 0. Persamaan ini juga berlaku untuk sistem terbuka jika kita memperhitungkan perubahan energi dalam sistem akibat adanya penambahan dan pengurangan jumlah zat (Sistem terbuka merupakan sistem yang memungkinkan terjadinya pertukaran materi dan energi antara sistem tersebut dengan lingkungan).
Aturan tanda untuk Kalor (Q) dan Kerja (W)
Aturan tanda untuk Kalor dan Kerja disesuaikan dengan persamaan Hukum Pertama Termodinamika.
Kalor (Q) dalam persamaan di atas merupakan kalor yang ditambahkan pada sistem (Q positif), sedangkan Kerja (W) pada persamaan di atas merupakan kerja yang dilakukan oleh sistem (W positif). Karenanya, jika kalor meninggalkan sistem, maka Q bernilai negatif. Sebaliknya, jikakerja dilakukan pada sistem, maka W bernilai negatif.

Sumber :
  • Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga
  • Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga
  • Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga
  • J.F. Gabriel, Fisika Kedokteran Jakarta : Penerbit EGC
  • John R. Cameron , Fisika tubuh Manusia Jakarta : Penerbit EGC
  • Fisika Science untuk Keperawatan, Jakarta : Penebit EGC
  • Fisika Kesehatan,  Penerbit UNS
  • Biomekanika

 

;;
Subscribe to: Postingan (Atom)

Daftar Blog Saya

Total Tayangan Halaman

Diberdayakan oleh Blogger.

Translate

By :
Free Blog Templates