Term Odin a Mika

1

HANDOUT THERMODINAMIKA

Sigit Deddy P. S, ST

AKADEMI PERIKANAN SORONG

2

SISTEM SATUAN

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka, misalnya panjang, massa, waktu, luas, berat, volume, kecepatan, dll. Warna, indah, cantik, bukan merupakan besaran karena tidak dapat diukur dan dinyatakan dengan angka.Besaran dibagi menjadi dua yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Selain besaran pokok dan turunan, besaran fisika masih dapat dibagi atas dua kelompok lain yaitu besaran skalar dan besaran vektor.

3

SISTEM SATUAN

Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Ada tujuh besaran pokok dalam sistem Satuan Internasional yaitu Panjang, Massa, Waktu, Suhu, Kuat Arus, Jumlah molekul, Intensitas Cahaya

Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok atau besaran yang didapat dari penggabungan besaran-besaran pokok. Contoh besaran turunan adalah Berat, Luas, Volume, Kecepatan, Percepatan, Massa Jenis, Berat jenis, Gaya, Usaha, Daya, Tekanan, Energi Kinetik, Energi Potensial, Momentum, Impuls, Momen inersia, dll. Dalam fisika, selain tujuh besaran pokok yang disebutkan di atas, lainnya merupakan besaran turunan. Besaran Turunan selengkapnya akan dipelajari pada masing-masing pokok bahasan dalam pelajaran fisika.Untuk lebih memperjelas pengertian besaran turunan, perhatikan beberapa besaran turunan yang satuannya diturunkan dari satuan besaran pokok berikut ini.

Luas = panjang x lebar = besaran panjang x besaran panjang = m x m = m2Volume = panjang x lebar x tinggi = besaran panjang x besaran panjang x besaran Panjang = m x m x m = m3Kecepatan = jarak / waktu = besaran panjang / besaran waktu = m / s

4

SISTEM SATUAN

Suatu sistem satuan adalah sistem besaran atau unit untuk mengkuantifikasikan dimensi dari suatu property. Sistem satuan yang sekarang dipergunakan di seluruh dunia, termasuk Indonesia, adalah Sistem SI.

SI merupakan singkatan dari Système Interntional d’Unités (Sistem Satuan Internasional). Selain SI juga ada sistem satuan Inggris. Dalam sistem SI ada 7 macam dimensi dasar, yaitu :

panjang (m), massa (kg), waktu (detik), temperatur (K), arus listrik (A), satuan sinar (candela-c), dan satuan molekul (mol).

5

SISTEM SATUAN

TemperaturTemperatur dari suatu benda menyatakan keadaan termal benda tersebut dan kemampuan benda untuk bertukar energi dengan benda lain yang bersentuhan dengan benda tersebut.Benda yang bersuhu tinggi akan memberikan energinya kepada benda yang bersuhu rendah.Satuan untuk temperatur adalah Celcius (C) dan dapat diukur dengan menggunakan termometer.Temperatur absolut (T) adalah derajat diatas temperatur nol absolut yang dinyatakan dengan satuan Kelvin (K).

T = t°C+273Konversi satuan pada temperatur

°F = 32 + (9/5 . °C) °R = 9/5 . °K

TekananTekanan adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut.Tekanan absolut adalah ukuran tekanan diatas nol.Tekanan pengukuran (gauge pressure) diatas tekanan atmosfir suatu tempat.Tekanan dapat diukur dengan menggunakan manometer.Satuan untuk tekanan adalah N/m2 atau PascalTekanan absolut = Tekanan gauge + Tekanan atmosfer

6

KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

Pengertian TermodinamikaTermodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja.Berasal dari dua kata Yunani yaitu thermos (heat) dan dynamis (power).Atau dengan kata lain Thermodinamika adalah ilmu yang membahas hubungan antara panas dengan kerja. Hubungan ini didasarkan pada dua hukum-hukum dasar thermodinamika, yaitu HUKUM THERMODINAMIKA PERTAMA dan HUKUM THERMODINAMIKA KEDUA.

Cabang-cabang Termodinamika Termodinamika Klasik: Pandangan transfer energi dan kerja dalam sistem makroskopis, tanpa memperhatikan interaksi dan gaya antar individual partikel (mikroskopik). Termodinamika Statistik : Melihat perilaku secara mikroskopik, menjelaskan hubungan energi berdasarkan sifat-sifat statistik dari sejumlah besar atom/molekul dan bergantung pada implikasi Mekanika Kuantum. Termodinamika Kimia : Fokus pada transfer energi dalam reaksi kimia dan kerja pada sistem kimia. Termodinamika Teknik : Pemanfaatan Termodinamika pada beberapa mesin panas dan proses-proses yang menyangkut transfer energi. (Mesin bakar, refrigerator, AC, stasiun tenaga nuklir, sistem pemercepat roket etc.)

7


Dalam thermodinamika, besaran sistem dapat dibagi menjadi dua besaran thermodinamika yaitu : besaran Extensive dan besaran Intensive. Besaran extensive dipengaruhi oleh massa atau mole sistem, sedangkan besaran intensive tidak dipengaruhi oleh massa atau mole sistem sistem.

Contoh :Besaran extensive : Volume, Kapasitas Panas, Kerja (energi), entropy dll.Besaran intensive : Tekanan, Temperatur, kerapatan dll.

8


Pengertian SistemSistem adalah suatu massa atau daerah yang dipilih, untuk dijadikan obyek analisis.Atau sistem adalah segala sesuatu yang ingin dipelajari.Sistem Termodinamika ada tiga macam, yaitu :

Sistem tertutupDalam sistem tertutup massa dari sistem yang dianalisis tetap dan tidak ada massa keluar dari sistem atau masuk kedalam sistem,tetapi volumenya bisa berubah. Yang dapat keluar masuk sistem tertutup adalah energi dalam bentuk panas atau kerja. Atau dengan kata lain sistem tertutup berisi materi yang sama, dimana perpindahan massa melalui batas sistem tidak dimungkinkan.

Contoh sistem tertutup adalah suatu balon udara yang dipanaskan, dimana massa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah, dan energi panas masuk kedalam massa udara didalam balon.

Sistem terbukaDalam sistem terbuka, energi dan masa dapat keluar sistem atau masuk kedalam sistem melewati batas sistem. Sebagian besar mesin-mesin konversi energi adalah sistem terbuka.

Sistem mesin motor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem melalui knalpot.

Turbin gas, turbin uap, pesawat jet dan lain-lain adalah merupakan sistem termodinamika terbuka, karena secara simultan ada energi dan massa keluar-masuk sistem tersebut.

Sistem terisolasiTidak ada pertukaran massa dan energi sistem dengan lingkungan. Atau dengan kata lain sistem tidak terpengaruh sama sekali oleh lingkunganMisalnya: Tabung gas yang terisolasi.

9


Pengertian Batas SistemBatas sistem adalah batas antara sistem dengan lingkungannya.Dalam aplikasinya batas sistem merupakan bagian dari sistem

maupun lingkungannya, dan dapat tetap atau dapat berubah posisi atau bergerak.

Pengertian LingkunganLingkungan adalah segala sesuatu yang berada di luar sistem.

10


Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property dari sistem, seperti tekanan P, temperatur T, volume V, massa m, viskositas, konduksi panas, dan lain-lain. Selain itu ada juga property yang didefinisikan dari property yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis, dan lain-lain.

Suatu sistem dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing -masing jenis property sistem tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai property yang tetap. Apabila property-nya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium). Pengertian ProsesProses adalah perubahan sistem termodinamika dari keadaan seimbang satu menjadi keadaan seimbang lain.Atau dengan kata lain proses dapat terjadi pada sebuah sistem apabila terdapat perubahan sifat sehingga terjadi perubahan keadaan dari sistem tersebut.

Pengertian Lintasan ProsesLintasan proses adalah rangkaian keadaan diantara keadaan awal dan akhir.

11


Proses termodinamika biasanya digambarkan dalam sistem koordinat 2 dua property, yaitu P-V diagram, P-v diagram, atau T-S diagram.

Proses yang berjalan pada satu jenis property tetap, disebut proses iso - diikuti nama property-nya, misalnya proses isobaris (tekanan konstan), proses isochoris (volume konstan), proses isothermis (temperatur konstan) dan lain-lain.

Suatu sistem disebut menjalani suatu siklus, apabila sistem tersebut menjalani rangkaian beberapa proses, dengan keadaan akhir sistem kembali ke keadaan awalnya.

Pengertian Proses ReversibelProses reversibel adalah proses dimana sistem dan lingkungan dapat dengan tepat kembali ke keadaan awalnya setelah proses berlangsung.

Pengertian Proses IrreversibelProses irreversibel adalah proses dimana sistem dan lingkungan tidak dapat dengan tepat kembali ke keadaan awalnya seelah proses berlangsung.

12


TekananTekanan merupakan besaran gaya per satuan luas. Dalam hal ini hanya dibicarakan tekanan pada fluida (gas dan cairan). Pada fluida diam, tekanan pada setiap titik adalah sama untuk arah horisontal. Tekanan akan bertambah jika semakin dalam. Hal ini disebabkan adanya berat fluida di atasnya (efek gravitasi). Tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan sbb :

Satuan tekanan: 1 Pa = 1 N/m2 1 Psi = 1 lbf/in21 bar = 105 Pa 1 atm = 14,696 psi 1 atm = 101325 Pa

22;

ft

lb

m

kg

A

FP

13


Dalam thermodinamika, tekanan p umumnya dinyatakan dalam harga absolut (tekanan absolut/mutlak), maka dalam diktat ini simbol p menyatakan tekanan absolut dari sistem/zat.Tekanan absolut tergantung pada tekanan pengukuran sistem, jadi:

1. Bila tekanan pengukuran (pressure gauge) sistem diatas tekanan atmosfir, maka :

Tek absolut = Tek pengukuran + Tek Atmosfir

2. Bila tekanan pengukuran (pressure gauge) sistem di bawah tekanan atmosfir maka :

Tek absolut = Tek atmosfir – Tek pengukuran

Pabs = P gauge + P atm

Pabs = Patm – Pgauge

Dalam satuan British, tekanan absolut dan tekanan pengukuran masing-masing dinyatakan dalam psia (pound persquare inch absolut) dan psig (pound persquare inch gauge).

14


Manometer Digunakan untuk mengukur selisih tekanan.

Tekanan di setiap titik dalam tangki adalah sama. P1 = P3 A x P1 = A x P2 + W

W = m . g = ρ A h . g } P1 = P2 + ρ g h

Δ P = P1 - P2 = ρ g h

15


Barometer Digunakan untuk mengukur tekanan atmosfir.

Patm = ρ g h Standard : • mercury (Hg) • ρHg = 13595 kg/m3 • g = 9,807 m/s2 • 1 atm = 760 mm Hg

16


Jika : TA = TBTA = TCmaka TB = TC

TemperaturHukum ke ‘0’ thermodinamika menyatakan bahwa jika benda A berada dalam kesetimbangan thermal dengan benda B dan benda A berada dalam kesetimbangan thermal dengan benda C maka benda B berada dalam kesetimbangan thermal dengan benda C.Hal tersebut menjadi dasar dari thermometer. Skala suhu :

SI British

Suhu Celcius (°C)

Fahrenheit (°F)

Suhu absolut Kelvin (K) Rankine ( R )

Konversi T (°K) = T (° C) + 273,15 T (° R) = T (° F) +459,67 T (° F) = 1,8 T (° C) + 32 T (° R) = 1,8 T (° K)

17


Konversi T (°K) = T (° C) + 273,15

T (° R) = T (° F) +459,67

T (° F) = 1,8 T (° C) + 32 T (° R) = 1,8 T (° K)

18

HUBUNGAN ANTARA P, V HUBUNGAN ANTARA P, V Dan TDan T

Jika suatu gas ditekan dan temperaturnya dipertahankan konstan, maka volume dari gas tersebut akan berkurang.Jika volume suatu gas diperbesar dan temperaturnya dipertahankan konstan, maka tekanan akan berkurang.Dengan kata lain pada temperatur konstan, maka tekanan berbanding terbalik dengan volumenya (Hukum Boyle).

P . V = konstanJika suatu gas volumenya dipertahankan konstan, maka tekanannya akan sebanding dengan temperatur (Hukum Gay Lussac).

P/T = konstanJika tekanan suatu gas dipertahankan konstan, maka akan volumenya sebanding dengan temperatur. (Hukum Charles)

V/T = konstanJika ketiga persamaan diatas digabungkan,maka akan diperoleh persamaan keadaan sebagai berikut :

P . V = C . TDimana :P = TekananV = VolumeC = Konstanta yang menunjukkan sifat dan jenis dari gas

Sedangkan persamaan untuk gas ideal adalah :P . V = n . R . T

Dimana :n = jumlah mol zatR = konstanta gas umum (8,314 J/mol.K)

Gas ideal adalah suatu gas yang keadaannya stabil secara kimia

19


Pada gas ideal terdapat empat macam perubahan keadaan istimewa yaitu :1. Perubahan keadaan dengan proses temperatur konstan (Isothermal/isothermis)

P

VV1

V2

1

2Gas dimasukan kedalam silinder torak. Keadaan gas akan dirubah dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan menekan torak. Suhu gas dijaga agar tetap konstan dengan jalan mendinginkan dan memanaskan silinder

T=konstan

P–V Diagram Proses Isothermal

20


2. Perubahan keadaan dengan proses volume konstan (isometric ; isochoris)

1

2P2

P1

V = konstan

V

Pkeadaan gas dirubah dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan memanaskan silinder, sedang torak ditahan supaya jangan bergerak sehingga volume gas dalam silinder tetap konstan

P-V Diagram Proses Isochoris

21


3. Perubahan keadaan dengan proses tekanan konstan (isobaric)

1 2P1 = P2

V1

V

P

V2

Keadaan gas dirubah dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan memanaskan silinder, sedang torak dibuat bebas bergerak sehingga tekanan gas dalam silinder tetap konstan

P-V Diagram Proses Isobarik

22

HUKUM TERMODINAMIKA IHUKUM TERMODINAMIKA I

Bunyi Hk Termodinamika I adalah energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.

Dikenal juga dengan konservasi energi atau hukum kekekalan energi.

Hukum ini juga menghubungkan tiga jenis energi : kalor, energi kinetik dan energi internal sistem.

Hukum pertama dapat dinyatakan secara sederhana; selama interaksi antara sistem dan lingkungan, jumlah energi yang diperoleh sistem harus sama dengan energi yang dilepaskan oleh lingkungan.

Energi dapat melintasi batas dari suatu sistem tertutup dalam dua bentuk yang berbeda : panas (heat) dan kerja (work).

23


Panas atau KalorPanas atau kalor merupakan bentuk energi yang dapat berpindah antara dua sistem (atau dari sistem ke lingkungan) dengan sifat perbedaan temperatur.Berdasarkan termodinamika, panas merupakan energi yang dipindahkan akibat dari adanya perbedaan temperatur antara dua benda.Satuan kalor adalah kalori dimana, 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gr air dari 14,5 °C menjadi 15,5 °C.Dalam sistem British, 1 Btu (British Thermal Unit) adalah kalor untuk menaikkan temperatur 1 lb air dari 63 °F menjadi 64 °F .

Kapasitas KalorKapasitas kalor (C) : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari suatu sampel bahan sebesar 1 °C. Q = C T

Kapasitas panas dari beberapa benda sebanding dengan massanya, maka lebih mudah bila didefinisikan kalor jenis.

24


Kalor JenisKalor jenis (c) : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massa bahan sebesar 1 °C

Q = m c T

Panas ada dua macam yaitu :1. Panas laten, yaitu panas yang diberikan atau diserap oleh suatu benda yang

menyebabkan perubahan fase dan tidak berhubungan dengan perubahan temperatur.

QL = m.Ldimana :QL = jumlah panas laten (kJ)m = massa benda (kg)L = panas laten (kJ/kg)

2. Panas sensibel, yaitu panas yang diberikan atau diserap oleh suatu benda yang menyebabkan perubahan temperatur. Panas sensibel dapat dirasakan oleh manusia.

Qs = m.cp.Δtdimana :Qs = jumlah panas sensibel (kJ)m = massa benda (kg)

cp = panas spesifik (kJ/kg.K)Δt = selisih suhu awal dan suhu akhir (K)

25


Bila proses berjalan dengan volume konstan, maka kapasitas panas tersebut diatas disebut dengan kapasitas panas pada volume konstan disimbolkan dengan Cv. Selanjutnya bila proses berjalan dengan tekanan konstan, maka kapasitas panas tersebut disebut dengan kapasitas panas pada tekanan konstan yang disimbolkan dengan Cp.

Kapasitas panas C persatuan massa m disebut panas jenis (specific heat) disimbol dengan c, jadi panas jenis suatu sistem adalah :

dTm

dQ

m

Cc

.

Bila cp konstan, maka :

Q = m.cp (T2 – T1) Untuk proses dengan volume konstan :

Q = U2 – U1 = m cv (T2 – T1) Untuk semua gas dapat ditulis :

cp – cv = R dimana : cp/cv = γ , maka :

cv = R / (γ – 1)

cp = γ.R / (γ – 1)

26


KerjaKerja (work) seperti halnya panas adalah suatu bentuk interaksi antara sistem dan lingkunganJika sebuah benda menempuh jarak sejauh s akibat gaya F yang bekerja pada benda tersebut maka dikatakan gaya itu melakukan usaha, dimana arah gaya F harus sejajar dengan arah jarak tempuh s

W = F . s (Joule)Seperti pada pada penjelasan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa jika suatu energi dapat melintasi batas sistem adalah bukan panas, maka dapat dipastikan bahwa bentuk energi tersebut adalah kerja.Apabila ada kerja yang dilakukan terhadap sistem, maka akan terjadi perubahan energi pada sistem tersebut.

EnergiEnergi Total (E) = energi kinetik + energi potensial + energi lainnyaPerubahan energi dipengaruhi oleh tiga komponen :

1. Energi kinetik2. Energi potensial3. Energi dalam sistem (U)

Jadi,∆E = ∆Ek + ∆Ep + ∆U

Energi dapat dipindahkan kedalam atau keluar sistem tertutup hanya dengan dua cara yaitu kerja dan perpindahan kalor.

27


Persamaan umum hukum termodinamika pertama untuk sebuah siklus tertutup diekspresikan sebagai berikut :

Q - W = ∆E (kJ )dimana :

Q = transfer panas bersih melintasi sistem ( = ΣQin - Σ Qout) W = kerja bersih ( = ΣWout - Σ Win ) ∆E = perubahan energi bersih sistem (E2 - E1)

Seperti pada sebelumnya, total energi E dari sistem terdiri dari tiga bagian : energi dalam U, energi kinetik KE dan energi potensial PE. Sehingga perubahan energi total sistem dapat ditulis sebagai berikut :

∆E = ∆EK + ∆EP + ∆U (kJ)Jika disubstitusikan perubahan energi total ke persamaan termodinamika pertama, maka :

Q - W = ∆EK + ∆EP + ∆U (kJ)Hampir semua sistem tertutup yang ditemui dalam praktis adalah sistem stationer, yang umumnya tidak melibatkan perubahan kecepatan dan ketinggian selama proses. Untuk sistem tertutup yang stasioner perubahan energi kinetik dan energi potensial dapat diabaikan. Sehingga hukum termodinamika pertama dapat direduksi menjadi :

W - Q = ∆U (kJ)atau w - q = ∆u (kJ/kg)

28


Q positif : KALOR DITAMBAHKAN KE SISTEMQ negatif: KALOR DILEPASKAN OLEH SISTEMW positif : KERJA DILAKUKAN OLEH SISTEMW negatif : KERJA DILAKUKAN PADA SISTEM

29


Pernyataan tentang kekekalan energi dalam sistem :∆U = Q – W

Perubahan energi dalam sistem = kalor (Q) yang ditambahkan ke sistem dikurangi dengan kerja (W) yang dilakukan oleh sistem Jika suatu sistem menerima panas dan dilakukan kerja ke sistem, maka energi dalamnya akan bertambah.Jika suatu sistem melepaskan panas dan melakukan kerja, maka energi dalamnya akan berkurang.Pada termodinamika dikenal ada 4 macam proses, yaitu :

Proses Isobarik yaitu proses termodinamik sebuah sistem dengan tekanan yang dipertahankan tetap.

Proses Isokhorik/isovolum yaitu proses termodinamik sebuah sistem dengan volum yang dipertahankan tetap.

Proses Isotermik yaitu proses termodinamik sebuah sistem dengan temperatur yang dipertahankan tetap.

Proses Adiabatik yaitu proses termodinamik sebuah sistem dimana tidak ada kalor yang keluar ataupun masuk ke sistem.

30


Proses AdiabatikPerubahan keadaan disebut adiabatik bila tidak ada panas yang dikeluarkan/diterima sistem dari/terhadap sekelilingnya atau dq = 0.Hal ini dimungkinkan bila sistem diisolasi. Kejadian ini terjadi pada motor-motor bakar jenis diesel, pada akhir kompresi temperatur udara sangat tinggi hingga sanggup membakar bahan bakar tanpa menggunakan bunga api.Pandang suatu silinder berisolasi berisi gas yang dilengkapi dengan piston seperti terlihat pada gambar berikut :

Hukum thermodinamika pertama

dq = du + dw

0 = du + dw

U2 – U1 = - W

atau

U1 – U2 = W

31

HUKUM TERMODINAMIKA IIHUKUM TERMODINAMIKA II

Hukum Termodinamika II merupakan penyempurnaan dari Hukum Termodinamika I, karena pada Hukum Termodinamika I tidak dijelaskan arah terjadinya suatu proses.

Sebuah proses tidak akan dapat berlangsung jika tidak memenuhi Hukum Termodinamika I dan II.

Pernyataan Hukum Termodinamika II :Untuk mesin kalor (Kevin-Plank) : “Adalah tidak mungkin untuk sebuah alat/mesin yang beroperasi dalam sebuah siklus yang menerima panas dari sebuah reservoir tunggal dan memproduksi sejumlah kerja bersih.”

Atau dengan kata lain pada suatu mesin siklus tidak mungkin kalor yang diterima mesin diubah semuanya menjadi kerja. Selalu ada kalor yang dibuang oleh mesin. Pada suatu mesin siklus tidak mungkin kalor yang diterima mesin diubah semuanya menjadi kerja. Selalu ada kalor yang dibuang oleh mesin.Atau tidak ada sebuah mesin kalor yang mempunyai efisiensi 100%.

32


Heat Engine (Mesin Kalor)Mesin kalor merupakan sistem termodinamika yang beroperasi secara siklus dimana sejumah kalor ditransfer kepadanya dan sejumlah kerja dilakukannya.Sebuah mesin kalor dapat dikarakteristikkan sebagai berikut : 1. Mesin kalor menerima panas dari source bertemperatur tinggi

(energi matahari, furnace bahan bakar, reaktor nuklir, dll). 2. Mesin kalor mengkonversi sebagian panas menjadi kerja

(umumnya dalam dalam bentuk poros yang berputar) 3. Mesin kalor membuang sisa panas ke sink bertemperatur rendah. 4. Mesin kalor beroperasi dalam sebuah siklus. Mengacu pada karakteristik di atas, sebenarnya motor bakar dan turbin gas tidak memenuhi kategori sebagai sebuah mesin kalor, karena fluida kerja dari motor bakar dan turbin gas tidak mengalami siklus termodinamika secara lengkap. Sebuah alat produksi kerja yang paling tepat mewakili definisi dari mesin kalor adalah pembangkit listrik tenaga air, yang merupakan mesin pembakaran luar dimana fluida kerja mengalami siklus termidinamika yang lengkap.

33


Efisiensi TermalEfisiensi termal sebenarnya digunakan untuk mengukur unjuk kerja dari suatu mesin kalor, yaitu berapa bagian dari input panas yang diubah menjadi output kerja bersih.

Unjuk kerja atau efisiensi, pada umumnya dapat diekspresikan menjadi:

Unjuk kerja = output yang diinginkan/input yang diperlukan

Untuk mesin kalor, output yang diinginkan adalah output kerja bersih dan input yang diperlukan adalah jumlah panas yang disuplai ke fluida kerja.

Kemudian efisiensi termal dari sebuah mesin kalor dapat diekspresikan sebagai :

Efisiensi termal = output kerja bersih/total input panasatau

ηth = Wbersih,out/Qin

atau

ηth = 1 - (Qout/Qin) dimana Wbersih,out = Qin - Qout

Mesin kalor biasanya beroperasi diantara reservoir temperatur tinggi TH dan reservoir temperatur rendah TL, sehingga efisiensi juga bisa ditulis sebagai berikut :

ηth = 1 - (QL/QH)

34


Pernyataan Hukum Termodinamika II :Untuk mesin pendingin (Clausius) : “Adalah tidak mungkin membuat sebuah alat yang beroperasi dalam sebuah siklus tanpa adanya efek dari luar untuk mentransfer panas dari media bertemperatur rendah ke media bertemperatur tinggi.”

Telah diketahui bahwa panas akan berpindah dari media bertemperatur tinggi ke media bertemperatur rendah. Pernyataan Clausius tidak mengimplikasikan bahwa membuat sebuah alat siklus yang dapat memindahkan panas dari media bertemperatur rendah ke media bertemperatur tinggi adalah tidak mungkin dibuat. Hal tersebut mungkin terjadi asalkan ada efek luar yang dalam kasus tersebut dilakukan/diwakili oleh kompresor yang mendapat energi dari energi listrik misalnya.

35


Mesin PendinginMesin pendingin, sama seperti mesin kalor, adalah sebuah alat siklus. Fluida kerjanya disebut dengan refrigeran. Siklus refrigerasi yang paling banyak digunakan adalah daur refrigerasi kompresi-uap yang melibatkan empat komponen : kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator

Efisiensi refrigerator disebut dengan istilah coefficient of performance (COP), dinotasikan dengan COPR.

COPR = output yang diinginkan/input yang diperlukan = QH/Wbersih,in

AtauCOPR = QH/(QH-QL) = 1/((QH/QL) – 1)

Perlu dicatat bahwa harga dari COPR dapat berharga lebih dari satu, karena jumlah panas yang diserap dari ruang refrigerasi dapat lebih besar dari jumlah input kerja. Hal tersebut kontras dengan efisiensi termal yang selalu kurang dari satu. Salah satu alasan penggunaan istilah -coefficient of performance- lebih disukai untuk menghindari kerancuan dengan istilah efisiensi, karena COP dari mesin pendingin lebih besar dari satu.

36


Siklus CarnotSiklus Carnot adalah sebuah siklus reversibel, yang pertama kali dikemukakan oleh Sadi Carnot pada tahun 1824, seorang insinyur Perancis. Mesin teoritis yang menggunakan siklus Carnot disebut dengan Mesin Kalor Carnot. Siklus Carnot yang dibalik dinamakan dengan siklus Carnot terbalik dan mesin yang menggunakan siklus carnot terbalik disebut dengan Mesin refrigerasi Carnot .

37

ENTROPI

Salah satu akibat dari hukum termodinamika II adalah perkembangan sifat fisik suatu zat yang disebut entropi (S). Perubahan sifat ini digunakan untuk menentukan arah proses yang sedang berlangsung.

Entropi juga bisa dinyatakan sebagai ukuran tidak adanya panas yang bekerja pada suatu siklus. Hal ini berhubungan dengan hukum termodinamika II, karena hukum termodinamika II memperkirakan bahwa tidak semua panas yang masuk ke suatu siklus bisa diubah menjadi sejumlah kerja, tetapi pasti akan terjadi pelepasan panas.

Perubahan pada entropi dinyatakan sebagai perbandingan antara panas yang dipindahkan selama proses reversibel dengan temperatur absolut sistem.

∆S = ∆Q/Tabs (untuk proses reversibel)

Nilai entropi pasti akan naik atau tetap dalam suatu siklus sistem, nilai entropi tidak akan mungkin turun.

Karena entropi merupakan sebuah sifat, maka perubahan entropi sebuah sistem yang berlangsung dari keadaan satu ke keadaan lain, mempunyai nilai yang sama untuk semua proses, baik proses reversibel maupun proses irreversibel.

38

MOTOR BENSIN

Motor Bensin Dua LangkahMotor bensin dua langkah adalah motor yang pada dua langkah torak/piston (satu

putaran engkol) sempurna akan menghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja).1. Langkah kompresi, yang dimulai dengan penutupan saluran masuk dan keluar,

dan kemudian menekan isi silinder dan menghisap campuran bahan bakar udara bersih ke dalam rumah engkol. Bila piston mencapai titik mati atas, pembakaran dimulai.

2. Langkah tenaga atau ekspansi, ketika piston bergerak mencapai titik tertentu sebelum titik mati bawah, pada awalnya saluran buang dan kemudian saluran masuk terbuka. Sebagian besar gas yang terbakar keluar silinder dalam proses exhaust blowdown. Ketika saluran masuk terbuka, campuran bahan bakar dan udara bersih tertekan di dalam rumah engkol, mengalir ke dalam silinder. Piston dan saluran-saluran umumnya dibentuk untuk mebelokkan campuran yang masuk langsung menuju saluran buang dan juga ditujukan untuk mendapatkan pembilasan gas residu secara efektif.

Mesin bensin merupakan mesin pengonversi energi tak langsung, yaitu dari energi bahan bakar menjadi energi panas dan kemudian baru menjadi energi mekanis. Jadi energi kimia bahan bakar tidak dikonversikan langsung menjadi energi mekanis.

Sistem siklus kerja motor bensin dibedakan atas motor bensin dua langkah (two stroke) dan empat langkah (four stroke).

39

MOTOR BENSINSetiap siklus mesin dengan satu langkah tenaga diselesaikan dalam satu kali putaran poros engkol. Namun sulit untuk mengisi secara penuh volume langkah dengan campuran bersih, dan sebagian darinya mengalir langsung keluar silinder selama langkah bilas.

Motor Bensin Empat LangkahMotor bensin empat langkah adalah motor yang pada setiap

empat langkah torak/piston (dua putaran engkol) sempurna menghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja).

1. Langkah pemasukan, yang dimulai dengan piston pada titik mati atas dan berakhir ketika piston mencapai titik mati bawah. Untuk menaikkan massa yang terhisap, katup masuk terbuka saat langkah ini dan menutup setelah langkah ini berakhir.

2. Langkah kompresi, ketika kedua katup tertutup dan campuran di dalam silinder terkompresi ke bagian kecil dari volume awalnya. Sesaat sebelum akhir langkah kompresi, pembakaran dimulai dan tekanan silinder naik lebih cepat.

3. Langkah tenaga, atau langkah ekspansi, yang dimulai saat piston pada titik mati atas dan berakhir sekitar 45° sebelum titik mati bawah. Gas bertekanan tinggi menekan piston turun dan memaksa engkol berputar. Ketika piston mencapai titik mati bawah, katup buang terbuka untuk memulai proses pembuangan dan menurunkan tekanan silinder hingga mendekati tekanan pembuangan.

4. Langkah pembuangan, dimulai ketika piston mencapai titik mati bawah. Ketika katup buang membuka, piston menyapu keluar sisi gas pembakaran hingga piston mencapai titik mati atas. Bila piston mencapai titik mati atas, katup masuk membuka, katup buang tertutup, dan siklus dimulai lagi.

40

MOTOR BENSIN

Daya Motor Daya efektif

Ne = (((π.D2)/4).S.L.Pe.n)/(60.75.a)Daya indikatif

Ni = (((π.D2)/4).S.L.Pi.n)/(60.75.a)dimana :

D = diameter silinder (cm2)L = panjang langkah torak (m)i = jumlah silinderPe = tekanan efektif rata-rata (kgf/cm2)Pi = tekanan indikatif rata-rata (kgf/cm2)n = putaran mesin (rpm)a = dua langkah = 1 empat langkah = 2

41

MOTOR BENSIN

Proses Teoritis Motor Bensin Proses teoritis motor bensin adalah proses yang bekerja berdasarkan siklus otto dimana proses pemasukan kalor berlangsung pada volume konstan. Beberapa asumsi yang digunakan adalah :

1. Kompresi berlangsung isentropis2. Pemasukan kalor pada volume

konstan dan tidak memerlukan waktu

3. Ekspansi isentropis4. Pembuangan kalor pada volume

konstan5. Fluida kerja adalah udara dengan

sifat gas ideal dan selama proses panas jenis konstanEfisiensi siklus teoritis :

1γr

11η

42

MOTOR BENSIN

Siklus Aktual Motor BensinEfisiensi siklus aktual adalah lebih rendah dari efisiensi siklus teoritis karena berbagai kerugian yang terjadi dalam operasi mesin. Kerugian-kerugian itu antara lain :

1. Kerugian karena variasi panas jenis terhadap temperatur2. Kerugian kesetimbangan kimia atau kerugian disosiasi3. Kerugian waktu pembakaran4. Kerugian karena pembakaran tidak sempurna5. Kerugian perpindahan panas langsung6. Kerugian exhaust blowdown7. Kerugian pemompaan

43

MOTOR DIESEL

Konsep pembakaran pada motor diesel adalah melalui proses penyalaan kompresi udara pada tekanan tinggi. Pembakaran itu dapat terjadi karena udara dikompresi pada ruang dengan perbandingan kompresi jauh lebih besar daripada motor bensin. Akibatnya, udara akan mempunyai tekanan dan temperatur melebihi suhu dan tekanan penyalaan bahan bakar.Sistem kerja motor diesel dapat dibedakan atas dua langkah dan empat langkah.

Motor Diesel Dua LangkahSama halnya dengan motor bensin, motor diesel dua langkah bekerja bila dua kali gerakan piston (satu kali putaran engkol) menghasilkan satu kali kerja.Dalam diesel siklus dua langkah, kedua katup adalah

katup buang. Saluran-saluran pada dinding silinder yang terbuka dan tertutup oleh gerakan piston memungkinkan udara mengalir ke dalam silinder. Ketika piston berada pada TMB, saluran-saluran masuk terbuka, dan udara mengalir ke dalam silinder dengan tekanan tinggi karena blower. Pada saat yang sama gas buang terbuang keluar melalui katup-katup buang yang terbuka pada bagian atas silinder.

44

MOTOR DIESEL

Ketika piston naik, saluran-saluran masuk tertutup, katup-katup buang menutup, dan udara dalam silinder tertekan. Bahan bakar diinjeksikan ketika piston berada dekat titik mati atas dan terbakar oleh panas yang dihasilkan oleh penekanan udara. Gas berekspansi menekan piston turun untuk menghasilkan tenaga.

45

MOTOR DIESEL

Motor Diesel Empat LangkahSama halnya dengan motor bensin, motor diesel empat langkah bekerja bila empat kali gerakan piston (dua kali putaran engkol) menghasilkan satu kali kerja.Secara skematis prinsip kerja motor diesel empat langkah dapat dijelaskan sebagai berikut :Langkah pemasukan. Pada langkah ini katup masuk membuka dan katup buang tertutup. Udara mengalir ke dalam silinder.Langkah kompresi. Pada langkah ini kedua katup menutup, piston bergerak dari TMB ke TMA menekan udara yang ada di dalam silinder. Sesaat sebelum mencapai TMA, bahan bakar diinjeksikan.Langkah ekspansi. Karena injeksi bahan bakar ke dalam silinder yang bertemperatur tinggi, bahan bakar terbakar dan berekspansi menekan piston untuk melakukan kerja sampai piston mencapai TMB. Kedua katup tertutup pada langkah ini.Langkah buang. Ketika piston hampir mencapai TMB, katup buang terbuka, katup masuk tertutup. Ketika piston bergerak menuju TMA, gas sisa pembakaran terbuang keluar ruang bakar. Akhir langkah ini adalah ketika piston mencapai TMA. Siklus kemudian berulang lagi.

46

MOTOR DIESELSiklus Diesel

Siklus diesel adalah siklus teoritis untuk compression-ignition atau mesin diesel. Perbedaan antara siklus diesel dan siklus otto adalah penambahan panas pada tekanan tetap. Karena alasan ini siklus diesel kadang disebut siklus tekanan tetap.

Prosesnya :1-2 Kompresi isentropis2-3 Pembakaran isobaris3-4 Ekspansi isentropis4-1 Pembuangan kalor isokhoris

Efisiensi teoritis siklus diesel adalah :

1ργ

1ρ

r

11η

γ

1γ

Dimana ρ = V3/V2

47

MOTOR DIESEL

Siklus Aktual Motor DieselDalam siklus diesel, kerugian-kerugian lebih rendah daripada yang terjadi pada siklus otto. Kerugian utama adalah karena pembakaran tidak sempurna dan penyebab utama perbedaan antar siklus teoritis dan siklus aktual mesin diesel. Dalam siklus teoritis, pembakaran diharapkan selesai pada akhir pembakaran tekanan tetap, tetapi aktualnya after burning (setelah pembakaran) berlanjut sampai setengah langkah ekspansi.

48

KOMPRESOR

Pengertian KompresorKompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara biasanya menghisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompresor yang menghisap gas yang bertekanan lebih rendah dari pada tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum.Kompresor banyak digunakan di industri bangunan mesin, terutama untuk menggerakkan pesawat-pesawat pneumatik, antara lain boor, hammer, pesawat angkat, pembersih pasir, alat kontrol, penyemprot, dan pompa. Juga untuk alat bantu motor bakar dan turbin gas.

Klasifikasi KompresorKompresor dapat diklasifikasikan berdasar tekanan kerjanya. Bila untuk tekanan kerja rendah digunakan ventilasi udara dan kipas angin. Sedang bila tekanan kerjanya tinggi digunakan istilah blower dan kompresor dengan klasifikasi :

1. Kompresor kerja positif (positive displacement compressor)a. Kompresor kerja bolak-balik (reciprocating compressor)b. Kompresor putar (rotary compressor)

2. Kompresor kerja dinamik (non positive displacement compressor)a) Radial flow centrifugal blowerb) Axial flow compressorc) Mixed flow compressor

49

KOMPRESORKompresor Kerja Bolak-balik

Di dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu.Kompresor bolak-balik memakai katup beban pegas otomatis yang hanya terbuka ketika ada perbedaan tekanan yang cukup terjadi melintang katup. Katup masuk membuka ketika tekanan dalam silinder sedikit berada dibawah tekanan masuk. Katup keluaran membuka ketika tekanan didalam silinder sedikit diatas tekanan keluar.

50

KOMPRESOR

Gambar (a) menunjukkan silinder terisi penuh oleh udara atmosfir. Dalam diagram P-V teoritik, titik 1 adalah awal kompreso. Kedua katup tertutup. Gambar (b) menunjukkan langkah kompresi, piston telah bergerak ke kiri, mengurangi volume awal udara dengan diikuti kenaikan tekanan. Katup-katup masih tertutup. Diagram P-V menunjukkan kompresi dari titik 1 ke titik 2 dan tekanan dalam silinder telah mencapai tekanan dalam penampung.

51

KOMPRESOR

Gambar (c) menunjukkan piston sedang menyelesaikan langkah pengiriman. Katup keluar terbuka sesaat setelah titik 2. Udara bertekanan mengalir keluar melalui katup keluar ke penampung. Setelah piston mencapai titik 3, katup keluar akan tertutup, menyisakan ruang clearance yang terisi udara pada tekanan keluar. Selama langkah ekspansi, seperti terlihat pada gambar (d), kedua katup masuk dan keluar tetap tertutup dan udara terjebak dalam ruang clearance. Kenaikan volume menyebabkan penurunan tekanannya. Ini berlanjut selama piston bergerak kekanan, sampai tekanan silinder turun di bawah tekanan masuk pada titik 4. Katup masuk sekarang membuka dan udara akan mengalir ke dalam silinder sampai akhir langkah balik ini pada titik 1. Pada titik 1 pada diagram P-V, katup masuka akan menutup dan siklus akan terulang pada putaran engkol berikutnya.

52

KOMPRESOR

Kompresor PutarKompresor rotary mempunyai rotor dalam satu tempat dengan piston dan memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri. Biasanya digunakan dengan ukuran 30 sampai 200 hp atau 22 sampai 150 kW.Jenis dari kompresor putar adalah:

Kompresor lobe (roots blower) Kompresor ulir (ulir putar helical-lobe, dimana rotor putar jantan dan

betina bergerak berlawanan arah dan menangkap udara sambil mengkompresi dan bergerak kedepan

Jenis baling-baling putar/ baling-baling luncur, ring cairan dan jenis gulungan.

Kompresor ulir putar menggunakan pendingin air. Jika pendinginan sudah dilakukan pada bagian dalam kompresor, tidak akan terjadi suhu operasi yang ekstrim pada bagian-bagian yang bekerja. Kompresor putar merupakan kompresor kontinyu, dengan paket yang sudah termasuk pendingin udara atau pendingin air. Karena desainnya yang sederhana dan hanya sedikit bagian-bagian yang bekerja, kompresor udara ulir putar mudah perawatannya, mudah operasinya dan fleksibel dalam pemasangannya. Kompresor udara putar dapat dipasang pada permukaan apapun yang dapat menyangga berat statiknya.

Gambar Kompresor Ulir

53

KOMPRESOR

Kompresor Kerja DinamikKompresor kerja dinamik biasa disebut kompresor sentrifugal.Kerja kompresor jenis ini tergantung pada transfer energi dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini dirubah menjadi tekanan tertentu dengan penurunan udara secara perlahan dalam difuser statis. Kompresor udara sentrifugal adalah kompresor yang dirancang bebas minyak pelumas. Gir yang dilumasi minyak pelumas terletak terpisah dari udara dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan ventilasi atmosferis.Sentrifugal merupakan kompresor yang bekerja kontinyu, dengan sedikit bagian yang bergerak; lebih sesuai digunakan pada volume yang besar dimana dibutuhkan bebas minyak pada udaranya.Kompresor udara sentrifugal menggunakan pendingin air dan dapat berbentuk paket; khususnya paket yang termasuk after-cooler dan semua control. Kompresor ini dikenal berbeda karakteristiknya jika dibandingkan dengan mesin reciprocating. Perubahan kecil pada rasio kompresi menghasilkan perubahan besar pada hasil kompresi dan efisiensinya.Kompresor sentrifugal dibedakan atas konstruksinya, yaitu :

1. Kompresor Radial2. Kompresor Aksial

54

KOMPRESOR

Kompresor RadialKompresor radial adalah kompresor yang menggunakan sistem sentrifugal dengan putaran tinggi (300 – 4000 rpm). Biasanya digerakkan oleh turbian uap atau turbin gas yang mempunyai karakteristik yang hampir sama. Kompresor ini biasa digunakan juga untuk supercharger motor bakar berdaya besar, terutama diesel. Di dalam kompresor radial, sifat-sifat gas yang dipindahkan terutama volume jenis dan temperatur harus diperhitungkan. Jadi, pertimbangan karakteristiknya melibatkan segitiga kecepatan dan termodinamika.

55

KOMPRESOR

Kompresor AksialKompresor aksial terdiri dari barisan tingkat. Masing-masing tingkat terdiri dari barisan sudu-sudu roda jalan diikuti oleh barisan sudu-sudu stator. Fluida kerja mula-mula dipercepat oleh sudu-sudu roda jalan dan kemudian diperlambat dalam laluan sudu stator yang didalamnya energi kinetik yang dipindahkan dalam roda jalan dikonversikan menjadi tekanan statik. Proses ini berulang dalam tingkat berikutnya. Jumlah tingkat yang diperlukan tergantung perbandingan tekanan keseluruhan yang diinginkan.

56

MESIN REFRIGERASI

Mesin refrigerasi merupakan alat untuk mendinginkan suatu produk (udara, air, ikan, dll) dengan menyerap panas dari produk tersebut untuk menguapkan bahan pendingin (refrigeran) dan melepas panas tersebut ke lingkungan sekitar.Siklus teoritis untuk mesin refrigerasi menggunakan siklus kompresi uap. Siklus kompresi uap adalah suatu siklus dimana fluida kerja (refrigeran) secara berganti-ganti diuapkan dan diembunkan, dengan suatu proses kompresi uap diantara dua proses tersebut.

Proses yang menyusun siklus ini adalah :1-2 Proses kompresi isentropik, s=const.Proses kompresi isentropik, s=const.: Compressor, sat.vap superheat vapor2-3 Proses pelepasan panas pada tekanan konstanProses pelepasan panas pada tekanan konstan: Condenser, superheat vapor sat.liquid3-4 Proses ekspansi pada entalpi konstanProses ekspansi pada entalpi konstan: Expansion Valve, sat. liquid

mixture4-1 Proses penyerapan panas pada tekanan konstanProses penyerapan panas pada tekanan konstan : Evaporator, Mixture sat. vapor

57

MESIN REFRIGERASI

Siklus Kompresi Uap Standar

Refrigerated Space

QL

Environment QH

Win

Condenser

Expansion Valve

Compressor

Evaporator

P

h

P

2

P

1

P-h Diagram

QL

QH3

Win

1

2

4

h4=

h3

h

1

h2

1

23

4

58

MESIN REFRIGERASI

Siklus Kompresi Uap AktualPenyimpangan siklus uap standar ke aktual terutama karena adanya pressure drop pada kondensor dan evaporator, serta irreversibilitas proses dalam kompresor.

59

MESIN REFRIGERASI

Mesin refrigerasi mempunyai 4 komponen dan 4 prosesKompresor: mengkompresi uap menjadi uap bertekanan tinggi Kondenser: mengembunkan uap tekanan tinggi menjadi cairan tekanan tinggiKatup ekspansi (Expansion Valve) : menurunkan tekanan cairan menjadi bertekanan rendah Evaporator: menerima kalor dari medium bersuhu rendah terjadi penguapan

60

PERPINDAHAN PANAS

Panas atau kalor selalu berpindah dari zat yang lebih tinggi suhunya ke zat lain yang lebih rendah suhunya. Perpindahan panas dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu :

1. Konduksi2. Konveksi3. Radiasi

61

PERPINDAHAN PANAS

KonduksiPerpindahan kalor melalui suatu zat yang sama, tanpa disertai perpindahan bagian-bagian dari zat itu disebut konduksi. Perpidahan kalor dengan konduksi dapat terjadi pada zat : padat, cair dan gas.

Bila sebatang logam ujungnya dipanasi dengan api, maka tidak lama kemudian ujung logam yang lain yang kita pegang juga akan menjadi panas. Jadi kalor yang diterima oleh ujung logam yang dipanaskan telah berpindah melalui batang logam ke ujung logam yang lain. Pada perpindahan kalor tersebut, bagian yang dilalui kalor dari logam itu sendiri tidak ada yang ikut berpindah. Benda-benda yang dapat menghantarkan kalor dengan baik disebut konduktor.

62

PERPINDAHAN PANAS

KonveksiPerpindahan kalor koveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas. Meskipun zat cair dan gas adalah penghantar kalor yang buruk, tetapi kedua zat tersebut masih dapat memindahkan kalor dengan baik secara konveksi. Kalor berpindah dengan mengalir dari bagian yang tinggi suhunya ke bagian yang lebih rendah suhunya. Aliran ini terjadi karena adanya perbedaan berat jenis atau dorongan.

Perpindahan kalor secara konveksi dapat menimbulkan pergerakan udara, bahkan dapat menimbulkan sirkulasi udara di dalam suatu ruang yang tertutup. Kalor dapat dipindahkan secara konveksi dengan mengalirkan udara atau air dengan dorongan.

63

PERPINDAHAN PANAS

RadiasiPerpindahan kalor dari suatu bagian yang lebih tinggi suhunya ke lain bagian yang terpisah yang lebih rendah suhunya tanpa melalui suatu zat atau dengan melaui suatu zat, tetapi tanpa mempengaruhi suhu dari zat tersebut disebut radiasi. Perpindahan kalor dengan radiasi hanya dapat terjadi melalui gas, benda yang transparan dan ruang yang vakum.

Kalor dari matahari sampai di bumi tanpa mempengaruhi atau menaikkan suhu dari ruang yang dilaluinya.

64

PERPINDAHAN PANAS

Analogi Perpindahan Panas

Pada gambar 1 ketika orang menyemprotkan air langsung dari sumur ke bangunan yang terbakar merupakan analogi dari perpindahan panas radiasiPada gambar 2 ketika seember air dibawa dari sumur ke bangunan yang terbakar dengan cara mengoperkan dari orang yang satu ke orang lain merupakan analogi dari perpindahan panas konduksiPada gambar 3 ketika orang membawa sendiri seember air dari sumur ke bangunan yang terbakar merupakan analogi perpindahan panas konveksi

Term Odin a Mika

Documents

Transcript of Term Odin a Mika