PEMBAHASAN TERMODINAMIKA
2.1. PENGERTIAN TERMODINAMIKA
Termodinamika
adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan
antara energi panas dengan kerja. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke
bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa teknologi. Selain
itu energi di alam semesta bersifat
kekal, tidak dapat dibangkitkan
atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan
energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada
pengurangan atau penambahan. Hal ini erat hubungannya dengan hukum – hukum
dasar pada termodinamika.
Efek
magnetokalorik di pakai untuk menurunkan temperatur senyawa paramagnetikhingga
sekitar 0.001 K. Secara prinsip, temperatur yang lebih rendah lagi dapat
dicapai dengan menerapkan efek magnetokalorik berulang-ulang. Jadi setelah penaikan
medan magnetik semula secara isoterm, penurunan medan magnetik secara adiabat
dapat dipakai untuk menyiapkan sejumlah besar bahan pada temperatur Tᶠ¹, yang
dapat dipakai sebagai tandon kalor untuk menaikan tandon kalor secara isoterm
ynag berikutnya dari sejumlah bahan yang lebih sedikit dari bahan semula.
Penurunan medan magnetik secara adiabat yang kedua dapat menghasilkan
temperatur yang lebih rendah lagi, Tᶠ², dan seterusnya. Maka akn tibul
pertanyaan apakah efek magnetokalorik dapat dipakai untuk mendinginkan zat
hingga mencapai nol mutlak.
Pecobaan
menunjukan bahwa sifat dasar semua proses pendinginan adalah bahwa semakin
rendah temperatur yang dicapai, semakin sulit menurunkannya.hal yang sama
berlaku juga untuk efek magnetokalorik.dengan persyaratan demikian, penurunan
medan secara adiabat yang tak trhingga banyaknya diperlukan untuk mencapai
temperatur nol mutlak.
Rankine
Cycle kadang-kadang dikenal sebagai suatu Daur Carnot praktis ketika suatu
turbin efisien digunakan, T diagram akan mulai untuk menyerupai Daur Carnot.
Perbedaan yang utama adalah bahwa suatu pompa digunakan untuk memberi tekanan
cairan sebagai penganti gas. Ini memerlukan sekitar 100 kali lebih sedikit
energy dibanding yang memampatkan suatu gas di dalam suatu penekan ( seperti di
Daur Carnot).
2.2 Bentuk-Bentuk Energi
Total energi (E) suatu sistem
merupakan jumlah dari energi thermal, mekanis, kinetis, potensial, elektrik,
magnetik, kimia dan nuklir.
Di dalam thermodinamika yang
dipelajari adalah besarnya perubahan dari satu bentuk energi ke bentuk lainnya,
bukan menghitung jumlah anergi dari suatu sistem.
Bentuk energi dibagi menjadi dua
kelompok:
1. Energi
Makroskopik: Berhubungan dengan gerak dan pengaruh luar seperti gravitasi,
magnetik, elektrik dan tegangan permukaan.
Energi Makroskopik terdiri dari:
Energi Kinetik ( KE ): Energi yang
disebabkan oleh gerakan relatif terhadap suatu referensi. Adapun besarnya dalam
berntuk energi per-satuan masa dengan: * m=
satuan masa media pembawa energi
* v= satuan kecepatan gerakan masa
Energi Potensial ( PE ): Energi yang disebabkan oleh
elevasinya dalam medan gravitasi, besarnya adalah:
PE= m.g.z
|
2. Energi
Mikroskopik: Berhubungan dengan struktur molekul dan derajat aktivitas molekul.
Jumlah total energi mikroskopik disebut energi dalam (internal energy) , dengan
simbol U.
Energi Mikroskopik terdiri dari:
Energi Sensibel :
Berhubungan dengan energi kinetik dan gerakan (translasi, rotasi, vibrasi)
molekul sistem.
Energi Latent : Berhubungan
dengan fasa dari sistem, mencair,
menguap dll.
Energi Kimia : Berhubungan
dengan ikatan atm-atom dalam sistem.
Dengan demikian energi total suatu
sistem hanya dipengaruhi oleh energi kinetik,energi
potensial dan energi dalam.
2.2.
SISTEM DAN LINGKUNGAN
Pengertian sistem termodinamika berbeda dengan
pengertian sistem pada umumnya. Untuk lebih jelasnya perhatikan uraian berikut
!
1. Pengertian Sistem dalam Termodinamika
Benda atau objek yang diteliti atau dan menjadi pusat perhatian disebut sistem. Sedangkan benda yang berada di luar sistem disebut lingkungan. Batas diartikan sebagai perantara antara lingkungan dengan sistem. Semesta adalah tempat dimana sistem dan lingkungannya berada.
1. Pengertian Sistem dalam Termodinamika
Benda atau objek yang diteliti atau dan menjadi pusat perhatian disebut sistem. Sedangkan benda yang berada di luar sistem disebut lingkungan. Batas diartikan sebagai perantara antara lingkungan dengan sistem. Semesta adalah tempat dimana sistem dan lingkungannya berada.
2.
Macam – macam Sistem Termodinamika
Sistem dalam termodinamika dibedakan enjadi 3, yaitu :
a. Sistem termodinamika terbuka
Disebut sistem terbuka jika ada pertukaran energi dan zat antara sistem dengan lingkungan. Pada sistem terbuka massa maupun energi melintasi batas dan bersifat permeabel. Sistem terbuka juga disebut control volume karena pada sistem terbuka volume sistem tetap.
a. Sistem termodinamika terbuka
Disebut sistem terbuka jika ada pertukaran energi dan zat antara sistem dengan lingkungan. Pada sistem terbuka massa maupun energi melintasi batas dan bersifat permeabel. Sistem terbuka juga disebut control volume karena pada sistem terbuka volume sistem tetap.
Pada
sistem terbuka berlaku perjanjian sebagai berikut :
1. Panas (Q) bernilai negatif jika keluar sistem dan bernilai posiif jika masuk sistem
2. Usaha (W) bernilai negatif jika keluar sistem dan bernilai positif jika masuk sistem.
b. Sistem termodinamika tertutup
Disebut sistem tertutup jika ada pertukaran energi tetapi tidak terjadi pertukaran zat dari sistem ke lingkungan. Pada sistem tertutup energi dapat melewati batas tetapi zat tidak dapat melewati batas sistem dan lingkungan. Pada sistem tertutup terjadi perubahan volume karena adanya lapisan batas yang bergerak.
Suatu sistem tertutup memilki pembatas. Pembatas pada sistem tertutup dibedakan menjadi :
Pembatas adiabatik : tidak terjadi pertukaran energi panas.
Pembatas rigid: tidak terjadi pertukaran kerja.
Sistem tertutup juga memiliki dinding, yang dibedakan menjadi :
a. Dinding adiabatik merupakan dinding yang menyebabkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama. Pada dinding adiabatik sempurna tidak ada pertukaran energi kalor antara kedua zat
b. Dinding diatermik merupakan dinding yang menyebabkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang cepat.
c. Sistem termodinamika terisolasi
Dikatakan sistem terisolasi jika tidak ada pertukaran energi dan pertukran zat antara sistem dan lingkungannya. Tetapi pada kenyattannya tdak ada sistem yang terisolasi secara sempurna dengan lingkungannya. Pada sistem terisolasi energ yang masuk sistem sama dengan energi yang keluar sistem.
1. Panas (Q) bernilai negatif jika keluar sistem dan bernilai posiif jika masuk sistem
2. Usaha (W) bernilai negatif jika keluar sistem dan bernilai positif jika masuk sistem.
b. Sistem termodinamika tertutup
Disebut sistem tertutup jika ada pertukaran energi tetapi tidak terjadi pertukaran zat dari sistem ke lingkungan. Pada sistem tertutup energi dapat melewati batas tetapi zat tidak dapat melewati batas sistem dan lingkungan. Pada sistem tertutup terjadi perubahan volume karena adanya lapisan batas yang bergerak.
Suatu sistem tertutup memilki pembatas. Pembatas pada sistem tertutup dibedakan menjadi :
Pembatas adiabatik : tidak terjadi pertukaran energi panas.
Pembatas rigid: tidak terjadi pertukaran kerja.
Sistem tertutup juga memiliki dinding, yang dibedakan menjadi :
a. Dinding adiabatik merupakan dinding yang menyebabkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama. Pada dinding adiabatik sempurna tidak ada pertukaran energi kalor antara kedua zat
b. Dinding diatermik merupakan dinding yang menyebabkan kedua zat akan mencapai suhu yang sama dalam waktu yang cepat.
c. Sistem termodinamika terisolasi
Dikatakan sistem terisolasi jika tidak ada pertukaran energi dan pertukran zat antara sistem dan lingkungannya. Tetapi pada kenyattannya tdak ada sistem yang terisolasi secara sempurna dengan lingkungannya. Pada sistem terisolasi energ yang masuk sistem sama dengan energi yang keluar sistem.
Karakteristik sistem termodinamika :
Karakteristik sebuah sistem termodinamika dipengaruhi oleh koordinat sistem, yang terdiri dari :
1. Tekanan
2. Temperatur
3. Volume
4. Massa
5. Viskositas
6. Konduksi panas
Suatu sistem termodinamika dikatakan berada dalam kondisi state atau koordinat tetap jika setiap jenis koordinat sistem dapat diukur pada semua bagian dan hasilnya sama. Sedangkan sistem dikatakan mengalami perubahan koordinat jika salah satu atau lebih jenis koordinat sistem mengalami perubahan. Sistem dikatakan dalam keadaan seimbang atau equilibrium jika sistem dalam keadaan tetap tidak berubah.
2.3. PROSES-PROSES TERMODINAMIKA
1. PROSES
ISOBARIK
Jika gas
melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas
dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan,
gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat
dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Qp.
Sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan kalor yang
diserap gas pada volume konstan
QV =∆U
Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai
W = Qp − QV
Jadi, usaha
yang dilakukan oleh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi
(kalor) yang diserap gas pada tekanan konstan (Qp) dengan
energi (kalor) yang diserap gas pada volume konstan (QV).
2. PROSES ISOKHORIK/ISOVOLUMIK
Jika gas
melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan
melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (∆V = 0),
gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan
perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas
pada volume konstan QV.
QV = ∆U
3. PROSES
ISOTERMIK
Suatu sistem
dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan-perubahan di
dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan,
proses ini dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan,
tidak terjadi perubahan energi dalam (∆U = 0) dan berdasarkan hukum I
termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem
(Q = W).
Proses
isotermik dapat digambarkan dalam grafik p – V di bawah ini.
Usaha yang dilakukan sistem dan kalor dapat dinyatakan sebagaiDimana V2
dan V1 adalah volume akhir dan awal gas.
4. PROSES
ADIABATIK
Dalam proses
adiabatik tidak ada kalor yang masuk (diserap) ataupun keluar (dilepaskan) oleh
sistem (Q = 0). Dengan demikian, usaha yang dilakukan gas sama dengan
perubahan energi dalamnya (W = ∆U).
Jika suatu
sistem berisi gas yang mula-mula mempunyai tekanan dan volume masing-masing p1
dan V1 mengalami proses adiabatik sehingga tekanan dan volume
gas berubah menjadi p2 dan V2, usaha yang
dilakukan gas dapat dinyatakan sebagai
Dimana γ adalah konstanta yang diperoleh perbandingan kapasitas kalor molar
gas pada tekanan dan volume konstan dan mempunyai nilai yang lebih besar dari 1
(γ > 1). Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik p – V
dengan bentuk kurva yang mirip dengan grafik p – V pada proses
isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.
Hukum
pertama termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum universal dari
kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas sebagai suatu bentuk
perpindahan energi. Pernyataan paling umum dari hukum pertama termodinamika ini
berbunyi:
“ Kenaikan
energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi
panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan
oleh sistem terhadap lingkungannya. ”
Pondasi
hukum ini pertama kali diletakkan oleh James Prescott Joule yang melalui
eksperimen-eksperimennya berhasil menyimpulkan bahwa panas dan kerja saling
dapat dikonversikan. Pernyataan eksplisit pertama diberikan oleh Rudolf
Clausius pada 1850: "Terdapat suatu fungsi keadaan E, yang disebut
'energi', yang diferensialnya sama dengan jumlah kerja yang dipertukarkan
dengan lingkungannya pada suatu proses adiabatik."
2.4. HUKUM
TERMODINAMIKA
1. HUKUM 1 TERMODINAMIKA
Jika kalor
diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan
terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari
sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan
terasa lebih dingin). Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting dan salah
satu bentuk dari hukum kekekalan energi. Sistem yang mengalami perubahan volume
akan melakukan usaha dan sistem yang mengalami perubahan suhu akan mengalami
perubahan energi dalam. Jadi, kalor yang diberikan kepada sistem akan
menyebabkan sistem melakukan usaha dan mengalami perubahan energi dalam.
Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi dalam termodinamika atau
disebut hukum I termodinamika. Secara matematis, hukum I termodinamika
dituliskan sebagai :
Q = W
+ ∆U
Dimana Q
adalah kalor, W adalah usaha, dan ∆U adalah perubahan energi
dalam. Secara sederhana, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai
berikut.
Jika suatu
benda (misalnya krupuk) dipanaskan (atau digoreng) yang berarti diberi kalor Q,
benda (krupuk) akan mengembang atau bertambah volumenya yang berarti melakukan
usaha W dan benda (krupuk) akan bertambah panas (coba aja dipegang, pasti panas
deh!) yang berarti mengalami perubahan energi dalam ∆U.
Hukum
pertama termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum universal dari
kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas sebagai suatu bentuk
perpindahan energi. Pernyataan paling umum dari hukum pertama termodinamika ini
berbunyi:
“ Kenaikan
energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi
panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan
oleh sistem terhadap lingkungannya. ”
Pondasi
hukum ini pertama kali diletakkan oleh James Prescott Joule yang melalui
eksperimen-eksperimennya berhasil menyimpulkan bahwa panas dan kerja saling
dapat dikonversikan. Pernyataan eksplisit pertama diberikan oleh Rudolf
Clausius pada 1850: "Terdapat suatu fungsi keadaan E, yang disebut
'energi', yang diferensialnya sama dengan jumlah kerja yang dipertukarkan
dengan lingkungannya pada suatu proses adiabatik."
2.
HUKUM 2 TERMODINAMIKA
Hukum kedua
termodinamika berkaitan dengan apakah proses-proses yang dianggap taat azas
dengan hukum pertama, terjadi atau tidak terjadi di alam. Hukum kedua
termodinamika seperti yang diungkapkan oleh Clausius mengatakan, “Untuk
suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan efek lain, selain dari
menyampaikan kalor secara kontinu dari sebuah benda ke benda lain pada
temperatur yang lebih tinggi".
Bila
ditinjau siklus Carnot, yakni siklus hipotesis yang terdiri dari empat
proses terbalikkan: pemuaian isotermal dengan penambahan kalor, pemuaian
adiabatik, pemampatan isotermal dengan pelepasan kalor dan pemampatan
adiabatik; jika integral sebuah kuantitas mengitari setiap lintasan tertutup
adalah nol, maka kuantitas tersebut yakni variabel keadaan, mempunyai sebuah
nilai yang hanya merupakan ciri dari keadaan sistem tersebut, tak peduli
bagaimana keadaan tersebut dicapai. Variabel keadaan dalam hal ini adalah entropi.
Perubahan entropi hanya gayut keadaan awal dan keadaan akhir dan tak gayut
proses yang menghubungkan keadaan awal dan keadaan akhir sistem tersebut.
Hukum kedua
termodinamika dalam konsep entropi mengatakan, "Sebuah proses alami
yang bermula di dalam satu keadaan kesetimbangan dan berakhir di dalam satu
keadaan kesetimbangan lain akan bergerak di dalam arah yang menyebabkan entropi
dari sistem dan lingkungannya semakin besar".
Jika entropi
diasosiasikan dengan kekacauan maka pernyataan hukum kedua termodinamika
di dalam proses-proses alami cenderung bertambah ekivalen dengan menyatakan,
kekacauan dari sistem dan lingkungan cenderung semakin besar.
Di dalam
ekspansi bebas, molekul-molekul gas yang menempati keseluruhan ruang kotak
adalah lebih kacau dibandingkan bila molekul-molekul gas tersebut menempati
setengah ruang kotak. Jika dua benda yang memiliki temperatur berbeda T1
dan T2 berinteraksi, sehingga mencapai temperatur yang serba sama T,
maka dapat dikatakan bahwa sistem tersebut menjadi lebih kacau, dalam arti,
pernyataan "semua molekul dalam sistem tersebut bersesuaian dengan
temperatur T adalah lebih lemah bila dibandingkan dengan pernyataan semua
molekul di dalam benda A bersesuaian dengan temperatur T1 dan benda
B bersesuaian dengan temperatur T2".
Di dalam
mekanika statistik, hubungan antara entropi dan parameter kekacauan
adalah, pers. (1): S = k log w
dimana k
adalah konstanta Boltzmann, S adalah entropi sistem, w adalah
parameter kekacauan, yakni kemungkinan beradanya sistem tersebut relatif
terhadap semua keadaan yang mungkin ditempati.
Jika
ditinjau perubahan entropi suatu gas ideal di dalam ekspansi isotermal, dimana
banyaknya molekul dan temperatur tak berubah sedangkan volumenya semakin besar,
maka kemungkinan sebuah molekul dapat ditemukan dalam suatu daerah bervolume V
adalah sebanding dengan V; yakni semakin besar V maka semakin besar pula
peluang untuk menemukan molekul tersebut di dalam V. Kemungkinan untuk
menemukan sebuah molekul tunggal di dalam V adalah, pers. (2):
W1
= c V
dimana c
adalah konstanta. Kemungkinan menemukan N molekul secara serempak di
dalam volume V adalah hasil kali lipat N dari w. Yakni,
kemungkinan dari sebuah keadaan yang terdiri dari N molekul berada di
dalam volume V adalah, pers.(3):
w = w1N
= (cV)N.
Jika
persamaan (3) disubstitusikan ke (1), maka perbedaan entropi gas ideal dalam
proses ekspansi isotermal dimana temperatur dan banyaknya molekul tak berubah,
adalah bernilai positip. Ini berarti entropi gas ideal dalam proses
ekspansi isotermal tersebut bertambah besar.
Definisi
statistik mengenai entropi, yakni persamaan (1), menghubungkan gambaran
termodinamika dan gambaran mekanika statistik yang memungkinkan untuk
meletakkan hukum kedua termodinamika pada landasan statistik. Arah dimana
proses alami akan terjadi menuju entropi yang lebih tinggi ditentukan oleh
hukum kemungkinan, yakni menuju sebuah keadaan yang lebih mungkin. Dalam
hal ini, keadaan kesetimbangan adalah keadaan dimana entropi maksimum secara
termodinamika dan keadaan yang paling mungkin secara statistik. Akan tetapi
fluktuasi, misal gerak Brown, dapat terjadi di sekitar distribusi
kesetimbangan.
Dari sudut
pandang ini, tidaklah mutlak bahwa entropi akan semakin besar di dalam
tiap-tiap proses spontan. Entropi kadang-kadang dapat berkurang. Jika cukup
lama ditunggu, keadaan yang paling tidak mungkin sekali pun dapat terjadi: air
di dalam kolam tiba-tiba membeku pada suatu hari musim panas yang panas atau
suatu vakum setempat terjadi secara tiba-tiba dalam suatu ruangan.
3.
SIKLUS CARNOT
Carnot
(1824) memperkenalkan suatu proses ke dalam teori termodinamika yg sekarang
dikenal sebagai siklus Carnot. Carnot berusaha menjelaskan asas-asas fisis
mendasar yg menyangkut masalah efisiensi. Usaha Carnot ini adalah cikal bakal
pengetahuan tentang termodinamika. Siklus Carnot dapat dilaksanakan pd sistem
yg bersifat apapun (padat, cair, gas).
Sistem pd proses siklis terdiri 2 isoterm dan 2 adiabat
Sistem pd proses siklis terdiri 2 isoterm dan 2 adiabat
Dimulai dari a kembali ke a:
– Pemuaian isotermal dari a ke b pada suhu ,
panas Q2
– Pemuaian adiabatik dari b ke c, suhu turun
menjadi T1 dan
– Pemampatan isotermal pd suhu T1 dari c ke d.
– Pemampatan adiabatik dari d ke a, suhu naik
menjadi T2
Proses Adiabatik
2 --> 3
4 --> 1
Proses Isotemal
1 --> 2
3 --> 4
4. SIKLUS KELVIN
Siklus
Calvin adalah jalur metabolik yang ditemukan dalam stroma dari kloroplas di
mana karbon masuk dalam bentuk CO2 dan keluar dalam bentuk gula. Siklus
menghabiskan ATP sebagai sumber energi dan mengkonsumsi NADPH2 saat mengurangi
daya untuk menambahkan elektron energi tinggi untuk membuat gula. Ada tiga fase
dari siklus. Pada fase 1 (Fiksasi Karbon), CO2 dimasukkan ke dalam gula lima
karbon bernama ribulosa bifosfat (RuBP).
Enzim
yang mengkatalisis langkah pertama ini adalah RuBP karboksilase atau RuBisCo.
Ini adalah protein yang paling berlimpah dalam kloroplas dan mungkin protein
yang paling berlimpah di Bumi. Produk dari reaksi adalah enam-karbon menengah
yang segera terbagi dua untuk membentuk dua molekul 3-fosfogliserat.
Pada
fase 2 (Reduksi), ATP dan NADPH2 dari reaksi cahaya yang digunakan untuk
mengkonversi 3-fosfogliserat menjadi gliseraldehida 3-fosfat, prekursor
karbohidrat tiga-karbon menjadi glukosa dan gula lainnya. Pada fase 3
(Regenerasi), lebih lanjut ATP digunakan untuk mengubah beberapa dari kumpulan
gliseraldehida 3-fosfat kembali ke RuBP, akseptor untuk CO2, sehingga
menyelesaikan siklus.
Untuk
setiap tiga molekul CO2 yang masuk ke siklus, output bersih adalah satu molekul
gliseraldehida 3-fosfat (G3P). Untuk setiap G3P disintesis, siklus menghabiskan
sembilan molekul ATP dan enam molekul NADPH2. Reaksi terang mendukung siklus
Calvin dengan regenerasi ATP dan NADPH2.
2.5 Penerapan
Konsep Termodinamika Pada Kulkas
Kulkas adalah suatu unit mesin pendingin
di pergunakan dalam rumah tangga, untuk menyimpan bahan makanan atau minuman.
Untuk menguapkan bahan pendingin di perlukan panas. Lemari es memanfaatkan
sifat ini. Bahan pendingin yang digunakan sudah menguap pada suhu -200C. panas
yang diperlukan untuk penguapan ini diambil dari ruang pendingin, karena itu
suhu dalam ruangan ini akan turun. Penguapan berlangsung dalam evaporator yang
ditempatkan dalam ruang pendingin.
Karena sirkulasi udara, ruang pendingin
ini akan menjadi dingin seluruhnya. Lemari Es merupakan kebalikan mesin kalor.
Lemari Es beroperasi untuk mentransfer kalor keluar dari lingkungan yang sejuk
kelingkungn yang hangat. Dengan melakukan kerja W, kalor diambil dari daerah
temperatur rendah TL (katakanlah, di dalam lemari Es), dan kalor yang jumlahnya
lebih besar dikeluarkan pada temperature tinggi Th (ruangan).
Sistem lemari Es yang khas, motor
kompresor memaksa gas pada temperatur tinggi melalui penukar kalor (kondensor)
di dinding luar lemari Es dimana Qh dikeluarkan dan gas mendingin untuk menjadi
cair. Cairan lewat dari daerah yang bertekanan tinggi , melalui katup, ke
tabung tekanan rendah di dinding dalam lemari es, cairan tersebut 15 menguap
pada tekanan yang lebih rendah ini dan kemudian menyerap kalor (QL) dari bagian
dalam lemari es. Fluida kembali ke kompresor dimana siklus dimulai kembali.
Lemari Es yang sempurna (yang tidak membutuhkan kerja untuk mengambil kalor
dari daerah temperatur rendah ke temperatur tinggi) tidak mungkina ada. Ini
merupakan pernyataan Clausius mengenai hukum Termodinamika kedua. Kalor tidak
mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas. Dengan demikian tidak
akan ada lemari Es yang sempurna.
Jadi kesimpulannya, kulkas menggunakan
penerapan Hukum kedua Termodinamika, dan bisa dikatakan kulkas menggunakan
salah satu konsep Termodinamika.
1. Cara Kerja Instalasi
Mesin Kulkas Setelah ke dalam kompresor diisi
gas freon , maka gas itu dapat dikeluarkan kembali dari silinder oleh kompresor
untuk diteruskan ke kondensor, setelah itu menuju saringan, setelah itu menuju
ke pipa kapiler dan akan mengalami penahanan. Adanya penahanan ini akan
menimbulkan suatu tekanan di dalam pipa kondensor. Sebagai akibatnya gas tersebut
menjadi cairan di dalam pipa kondensor. Dari pipa kapiler cairan tersebut terus
ke evaporator dan terus menguap untuk menyerap panas. Setelah menjadi gas terus
dihisap lagi ke kompresor. Demilian siklus kembali terulang.
2. Jenis Aliran Udara
Pendingin Jenis aliran udara pada lemari es
ada 2 macam : Secara alamiah tanpa fan
motor, di dalam lemari es udara dingin pada bagian atas· dekat
evaporator mempunyai berat jenis lebih besar. Dari beratnya sendiri udara
dingin akan mengalir ke bagian bawah lemari es. Udara panas pada bagian bawah
lemari es karena berat jenisnya lebih kecil dan di desak oleh udara dingin dari
atas, akan mengalir naik ke atas menuju evaporator. Udara panas oleh evaporator
didinginkan menjadi dingin dan berat lalu mengalir ke bawah lagi. Demikianlah
terjadi terus menerus secara alamiah.
Aliran udara di dalam lemari es dengan di tiup oleh fan motor, lemari es
yang·
memakai fan motor, dapat terjadi sirkulasi udara dingin yang kuat dan merata ke
semua bagian dari lemari es. Udara panas di dalam lemari es dihisap oleh fan
motor lalu dialirkan melalui evaporator. Udara menjadi dingin dan oleh fan
motor di dorong melalui saluran atau cerobong udara, di bagi merata ke semua
bagian dalam lemari es.
BAB III
PENUTUP
3.1 Resume/Kesimpulan
Termodinamika
adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan
antara energi panas dengan kerja. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke
bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa teknologi. Selain
itu energi di alam semesta bersifat
kekal, tidak dapat dibangkitkan
atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan
energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada
pengurangan atau penambahan. Hal ini erat hubungannya dengan hukum – hukum
dasar pada termodinamika.
SISTEM,
PROSES DAN SIKLUS TERMODINAMIKA
Dalam thermodinamika ada dua jenis
sistem, yaitu sistem tertutup
dan sistem terbuka. Dalam sistem
tertutup masa dari sistem yang dianalisis tetap dan tidak ada masa keluar dari
sistem atau masuk kedalam sistem, tetapi volumenya bisa berubah. Yang
dapat-keluar masuk sistem tertutup adalah energi dalam bentuk panas atau kerja.
HUKUM
TERMODINAMIKA I,II,III
Hukum Pertama
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 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.
Hukum ketiga Termodinamika:
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini
menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua
proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.
No comments:
Post a Comment