LAPORAN AWAL

PRAKTIKUM FISIKA ENERGI I

THERMOELECTRIC CONVERTER

Nama : Makmur Arafat

NPM : 140310100058

Nama Partner : Fikri Alanuari

NPM Partner : 140310100026

Hari / Tanggal : Selasa, 9 Oktober 2012

Waktu : 11.00

Assisten :

LABORATORIUM FISIKA LANJUTAN

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2012

LEMBAR PENGESAHAN

THERMOELECTRIC CONVERTER

Nama : Makmur Arafat

NPM : 140310100058

Hari / Tanggal : Selasa, 9 Oktober 2012

Waktu : 11.00

Assisten :

Jatinangor, 9 Oktober 2012

Asisten,L.AWAL L.AKHIRPRESENTASI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bahan bakar fosil di bumi semakin menipis ketersediaannya sehingga perlu

berbagai macam energi alternatif untuk menanggulangi masalah tersebut.

Berbagai macam energi terbarukan yang dicoba unutk memecahkan masalah

tersebut dirasa masih kurang dan diperlukannya teknologi maju untuk

memanfaatkan segala sumber daya yang ada untuk memenuhi kebutuhan

energi.

1.2. Identifikasi Masalah

Dengan kebutuhan energi yang semakin meningkat, sedangkan energi

alternatif untuk mensupplai kebutuhan energi menggantikan energi fosil tidak

bisa mencukupinya, maka dibutuhkan teknologi maju yang bisa

memanfaatkan segala hal yang bisa dimanfaatkan, salah satunya adalah

thermo electric converter sebagai alat yang bisa mengkonversi perbedaan

suhu munjadi energi listrik atau sebaliknya.

1.3. Tujuan

Mempelajari dan memahami efek Seebeck

Mempelajari dan memahami efek Peltier

Mempelajari dan memahami transfer energi

I.4. Metoda Percobaan

Pada percobaan kali ini digunakan alat yang berprinsip pada sistem

pembangkit listrik tenaga air. Air yang dialirkan pada pipa dari ketinggian tertentu

memiliki debit yang bisa menghasilkan energi potensial sehingga dapat

menggerakkan turbin. Turbin yang bergerak menghasilkan energi mekanik yang

menggerakkan generator. Generator akan mengkonversi energi mekanik tadi

menjadi energi listrik.

I.5 Sistematika Penulisan

Laporan awal ini tersusun atas empat bab, yaitu: Bab I, pendahuluan yang

mempunyai enam subbab yaitu latar belakang, identifikasi masalah, tujuan

percobaan, metoda percobaan, sistematika penulisan dan waktu dan tempat

percobaan. Bab II, tinjauan pustaka yang berisi tentang teori dan hukum-hukum

yang mendasari percobaan. Bab III, metodologi percobaan yang terdiri dari dua

subab yaitu alat percobaan dan fungsinya, dan prosedur percobaan yang

menjelaskan langkah kerja dalam melakukan praktikum. Bab IV, tugas

pendahuluan yaitu penyelasaian soal-soal yang terdapat pada modul.

I.6 Waktu dan Tempat Percobaan

Hari/Tanggal : Senin, 25 September 2012

Waktu : 11.00 – 13.30

Tempat : Laboratorium Energi Jurusan Fisika

FMIPA UNPAD

BAB II

TEORI DASAR

Ada berbagai macam energi, diantaranya energi surya,angin,gelombang

dan lain-lain. Sebagaimana telah diketahui pengembangan energi yang bersumber

pada fosil (minyak bumi) sangat terbatas. Salah satu alternatif yang ditawarkan

adalah dengan mengunakan teknologi thermoelectric converter. Salah satu

keunggulan teknologi ini adalah kondisinya yang amat cocok dengan iklim yang

berada di Indonesia.

Salah satunya adalah konversi energi panas laut adalah sistem konversi

energi yang terjadi akibat perbedaan suhu di permukaan dan di bawah laut

menjadi energi listrik. Potensi terbesar konversi energi panas laut untuk

pembangkitan listrik terletak di khatulistiwa. Karena sepanjang tahun di daerah

khatulistiwa suhu permukaan laut berkisar antara 25-30°C, sedangkan suhu di

bawah laut turun 5-7°C pada kedalaman lebih dari 500 meter. Thermoelectric

converter adalah suatu alat yang dimana pada dasarnya menggubar energi suhu

(perubahan suhu) menjadi energi listrik. Dalam percobaan ini digunakan alat yang

dinamakan The Pasco Scientific Thermoelectric heat pump. Dimana alat ini terdiri

dari dua buah kaki cell yang merupakan semikonduktor.

Ketika salah satu kaki unit ditempatkan dalam secangkir air dingin dan

satu kaki ditempatkan dalam secangkir air panas, sebagian energi termal dari air

panas diubah menjadi bekerja dengan konverter dan kipas berubah.Jika air panas

dan dingin dicampur bersama dalam wadah besar dan kedua kaki unit ditempatkan

dalam wadah, kemudian kipas tidak hidup. Karena energi total air campuran

adalah sama dengan energi total air tidak dicampur, ada energi yang cukup untuk

menghidupkan kipas angin Namun, hal ini akan melanggar Hukum Kedua

Termodinamika: transformasi yang hanya hasil akhir adalah untuk mengubah

menjadi panas kerja yang diambil dari sumber yang berada pada suhu yang sama

di seluruh tidak mungkin. Hal ini dapat ditunjukkan secara matematis,

membuktikan bahwa tidak ada proses fisik akan terjadi yang menurunkan entropi

alam semesta.

Dengan mengunakan aliran electron yang dihasilkan oleh cell yang panas,

maka hal ini akan mengerakan kipas pada alat peraga. Pada keadaan ini perbedaan

temperature yang cukup besar antara kaki cell panas dan dingin dapat

menghasilkan energy listrik. Dua langkah dasar untuk pengidentifikasian system

converter dari selisih perubahan suhu ke listrik yaitu seeback effect dan peltier

effect.

a) Seebeck effect

“Jika 2 buah logam yang berbeda disambungkan salah satu ujunganya,

kemudian diberikan suhu yang berbeda pada sambungan, maka terjadi

perbedaan tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain.”

Tegangan yang dihasilkan sebanding dengan perbedaan suhu antara dua

persimpangan. Proporsionalitas Konstanta (a) dikenal sebagai koefisien

Seebeck, dan sering disebut sebagai kekuatan termoelektrik atau

thermopower. Tegangan Seebeck tidak tergantung pada distribusi

temperatur sepanjang logam antara sambungan. Ini adalah dasar fisik

untuk termokopel, yang sering digunakan untuk pengukuran temperatur.

Perbedaan tegangan, V, diproduksi di terminal sirkuit terbuka terbuat dari

sepasang logam berbeda, A dan B, yang dua persimpangan diadakan pada

temperatur yang berbeda, berbanding lurus dengan perbedaan antara suhu

sambungan dingin dan panas, Th – Tc.

b) Peltier effect

Suatu keadaan dimana untuk membuktikan bahwa dengan memberi

tegangan pada alat peraga sehingga pada akhirnya juga akan memberikan

perubahan perbedaan suhu pada kedua kaki cell.

Pada dasarnya dilakukan dua tahap,yaitu seeback dan peltier effect.Pada

Pasco model D-8550A thermoelectric converter di design untuk menggambarkan

hubungan antara hukum thermodinamika ke -1 dan ke-2.

Hukum thermodinamika ke-1

“perubahan energy dalam suatu system yang thermodinamikanya tertutup

sama dengan total dari jumlah energy kalor yang disuplai kedalam system

dan kerja yang dilakukan terhada system”.(berhubungan dengan

kekekalan energy)

Hukum thermodinamika ke-2

“total entropi suatu system thermodinamika terisolasi cenderung untuk

meningkat,seiring dengan meningkatnya waktu”.(berhubungan dengan

entropi).

Pada dasarnya seeback effect digunakan untuk mengetahui efisiensi

konversi energi perbedaan perubahan suhu ke energy listrik. Kemudian pada

peltier effect ini merupakan kebalikan dari seeback effect, dimana dalam hal ini

peralatan diberikan tegangan Dc power thermoelectric converter ke-2 kaki cellnya

adalah semikonduktor. Pada saat seeback effect panas yang diserap oleh cell akan

melepas energy electron. Setelah mencapai tingakatan energy yang teramat tinggi

electron akan terlepas dari energy ikat bahan sehingga dengan bebasnya elektron

akan bergerak, pada akhirnya terjadi aliran electron.

Efek konversi dari perbedaan temperature langsung menjadi energi listrik (ΔT

E)

Ketika panas memasuki sel thermoelectric maka panas tersebut akan

meningkatkan level energi beberapa electron dalam sel. Pada keadaan tersebut

electron akan meninggalkan sebuah tempat kosong yang kita sebut hole energi.

Elektron yang lebih rendah dapat berpindah dari suatu hole ke hole yang lain,

dalam kasus ini hole juga berpindah ke dalam semikonduktor tipe P dan electron

akan berpindah ke semikonduktor tipe N. hal ini terjadi di dekat ujung dingin dari

sel. Kemudian dimasukkan kembali ke dalam hole sambil melepaskan kelebihan

energinya akibat panas. Selama terdapat perbedaan suhu maka proses ini akan

terus berlanjut.

Tegangan yang dihasilkan

SA dan SB adalah koefisien seebeck dari semikonduktor A dan B sebagai fungsi

dari suhu.

Motor Kipas

N

P

-

-

-

+

+

+

- - - - - - - - - -

+ + + + + + + + + +

D

I

N

G

I

N

+

+

+

-

-

-

P

A

N

A

S

-

+

T1

A

T2

B

B

V

Koefisien seebeck adalah persamaan non linier sebagai fungsi suhu, bergantung

pada temperature absolute konduktor material dan struktur molekul, jika koefisien

seebeck konstan untuk setiap jarak pengukuran suhu maka berlaku persamaan

berikut:

Jika perbedaan temperature ΔT antara 2 ujung material kecil maka koefisien

seebeck didefinisikan sebagai bisa juga di tuliskan dalam hubungan

medan listrik E dengan gradient temperature T dengan persamaan

maka:

BAB III

PROSEDUR PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

1. Bejana 3 buah untuk menempatkan air panas,air dingin dan campuran

air panas dan dingin.

2. DC power supplay dengan kemampuan 5 volt dan 3 ampere

3. Kawat (kabel) sebagai penghubung

Alat yang direkomendasikan:

1. TD-8556 steam generator

2. SF-9584 AC/DC low volted power supply or Sf-9582 AC/DC Power

supplay

3. SE 9750 dan SE 9751 banana plug Patch Cords

4. Digital thermometer (such as PASCO Modol SB 9631 or Model SE-

9086)

3.2. Prosedur

A. Efek seebec

1. Menyiapkan 2 buah gelas

2. Gelas yang satu diisi air panas,dan yang satu lagi diisi air dingin

3. Menempatkan tombol pada posisi di atas

4. Menyiapkan 1 buah amperemeter dan 1 voltmeter

5. Membuat rangkaian seperti pada gambar

6. Menyiapkan dua buah termometer

7. Mengamati suhu masing-masing gelas yang berisi air setiap selang

waktu yang sama serta mengukur tegangan dan arusnya

8. Mengganti air dalam kedua gelas dengan air panas

9. Menambahkan es sedikit demi sedikit ke dalam salah salah satu gelas,

melakukan seperti no 7 mengamati suhu,tegangan dan arus.

B. Efek Peltier

1. Memperhatikan gambar 3

2. Mengalirkan arus

3. Mencatat perbedaan suhu kedua kaki untuk beberapa arus dan

tegangan yang diberikan (tegangan tidak melebihi 5volt, arus tidak

melebihi 3 ampere)

DAFTAR PUSTAKA

http://www.searchnetworking.techtarget.com

http://www.yudhipri.wordpress.com