BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangKrisis energi merupakan salah satu masalah besar yang dialami umat

manusia pada masa sekarang ini, dan itu diakibatkan penggunaan secara terus-

menerus energi yang berasal dari sumber energi fosil. Padahal masih banyak

sumber energi lain yang masih banyak tersedia di bumi ini. Teknologi

termoelektrik merupakan sumber alternatif utama dalam menjawab kebutuhan

energi tersebut .Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi energi

panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya,

dari listrik menghasilkan dingin (pendingin termoelektrik). Untuk melihat

bagaimana kerja dari termoelektrik itu sendiri maka dilakukanlah percobaan

sederhana ini.

1.2 Identifikasi Masalah 1. Bagaimana sistem transfer energi pada efek Seebeck?

2. Bagaimana sistem transfer energi pada efek Peltier?

1.3 Tujuan Percobaan1. Mempelajari dan memahami efek Seeback.

2. Mempelajari dan memahami efek Peltier.

3. Mempelajari dan memahami transfer energi.

4. Memahami hukum termodinamika I dan hukum termodinamika II.

1.4 Metode Percobaan1. Mempelajari konsep transfer energi

2. Mempelajari efek Seebeck dan efek Peltier

3. Mengenal dan memahami thermoelectric converter

4. Mengenal alat-alat percobaan serta fungsinya

5. Mengikuti prosedur percobaan dan mendapatkan data yang dibutuhkan.

6. Mengolah data yang didapatkan.

7. Menganalisa Percobaan.

1.5 Sistematika PenulisanSistematika penulisan laporan awal pada percobaan kali

ini disusun dalam tiga bab sebagai berikut: 1. Bab pertama yaitu pendahuluan, yang mencakupi latar

belakang percobaan, identifikasi masalah, tujuan percobaan, metode percobaan, sistematika penulisan, serta tempat dan waktu percobaan.

2. Bab kedua yaitu tinjauan pustaka, yaitu teori dasar yang berkesesuaian dengan percobaan yang akan dilakukan.

3. Bab ketiga yaitu metode percobaan, berisi tentang alat dan bahan percobaan yang dibutuhkan, serta langkah-langkah percobaan.

1.6 Waktu dan Tempat percobaanHari, tanggal : Kamis, 12 dan 19 November 2015

Pukul : 10.30-12.30 WIB

Tempat : Laboratorium Fisika Energi Jurusan Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Padjadjaran

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Thermoelectric Converter

Teknologi termoelektrik adalah teknologi yang bekerja dengan

mengkonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator

termoelektrik), atau sebaliknya, dari listrik menghasilkan dingin (pendingin

termoelektrik). Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup

diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas

dan dingin. Dari rangkaian itu akan dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis

bahan yang dipakai.

Prinsip kerja dari termoelektrik adalah dengan berdasarkan Efek Seebeck

yaitu “jika 2 buah logam yang berbeda disambungkan salah satu ujungnya,

kemudian diberikan suhu yang berbeda pada sambungan, maka terjadi perbedaan

tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain” ( Muhaimin, 1993).

Gambar 1. Thermoelectric conversion material[1]Untuk keperluan pembangkitan lisrik tersebut umumnya bahan yang

digunakan adalah bahan semikonduktor. Semikonduktor adalah bahan yang

mampu menghantarkan arus listrik namun tidak sempurna. Semikonduktor yang

digunakan adalah semikonduktor tipe n dan tipe p. Bahan semikonduktor yang

digunakan adalah bahan semikonduktor ekstrinsik. Terdapat tiga sifat bahan

termoelektrik yang penting, yaitu:

1. Koefisien Seebeck (s)

2. Konduktifitas panas (k)

3. Resistivitas (ρ)

Gambar 2. Skema dasar termoelektrik[2]

2.2 Hukum Termodinamika 1 dan Hukum Termodinamika 2

Termoelektrik converter ini dirancang untuk menggambarkan hubungan

antara hukum ke-1 dan ke-2 termodinamika.

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.

2.3 Efek Seebeck

Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan

Jerman, Thomas Johann Seebeck.menghubungkan tembaga dan besi dalam

sebuah rangkaian di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas.

Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak.

Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam

menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum

kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck. Efek

konversi dari perbedaan temperature langsung menjadi energi listrik (ΔT E)

Gambar 3. Skema kerja termoelektrik dengan efek Seebeck[3]

Berdasarkan gambar 3 ketika panas memasuki sel menaikkan level energi,

elektron-elektron tidak lagi terikat dalam struktur kristal semi konduktor dan

bebas bergerak. Ketika elektron-elektron tersebut bergerak bebas, elektron-

elektron tersebut meninggalkan lubang di dalam kristal. Elektron dengan energi

lebih rendah, walaupun mereka tidak dapat bergerak bebas di dalam material,

tetapi dapat melompat dari lubang ke lubang lain. Dengan demikian, lubang-

lubang juga dapat bermigrasi melalui material semikonduktor. Elektron-elektron

bermigrasi seperti terlihat melalui material semikonduktor tipe-N dan lubang-

lubang bermigrasi melalui material semikonduktor tipe-P. Elektron-elektron

mengalir melalui sirkuit eksternal dan menjalankan motor kipas. Pada ujung yang

lain dalam sirkuit, mereka kembali sel-sel dan bertemu lubang-lubang pada

semikonduktor tipe-P. Ini terjadi dekat ujung yang lebih dingin pada sel. Elektron-

elektron dapat masuk kembali ke dalam lubang, mengubah kelebihan eergi

menjadi panas.

Selama masih ada perbedaan temperatu, elektron-elektron dan lubang-

lubang dapat terus bermigrasi, dan kipas terus menyala. Jika tidak ada perbedaan

temperatur, elektron-elektron tidak dapat bergabung kembali dengan lubang-

lubang karena tidak ada tempat untuk memberikan kelebihan energi mereka.

Dalam kasus ini, sel termoelektrik mengikuti hukum kedua termodinamika.

2.4 Efek Peltier

Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier

untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua

buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan,

Motor

N

P

--

++

- - - - - -

+ + + + +

DING

+++-

PANA

terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan

panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling

berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini

kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan Peltier inilah yang

kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.

Berdasarkan gambar 3 perbedaan potensial elektrik disebabkan oleh

elektron–elektron dan lubang–lubang untuk bermigrasi dari satu ujung pada

material semikonduktor tipe P dan N ke yang lainnya. Pergerakkan elektron –

elektron dalam semikonduktor tipe N dihasilkan dalam suatu perpindahan energi

internal dari ujung semikonduktor tersebut. Hasil yang sama terjadi untuk

semikondukor tipe P selama lubang bermigrasi. Perpindahan panas dari kaki

“dingin” ke kaki “panas” sebanding dengan pengangkut arus yang masuk

melewati sirkuit dan banyaknya sel–sel termoelektrik membuat termoelektrik

memompa.

Gambar 4. Skema kerja termoelektrik dengan efek Peltier[2]

Potensial listrik mengakibatkan perpindahan electron dan hole pada

semikonduktor tipe P dan tipe N, perpindahan electron pada diode tipe N

mengakibatkan transfer energi internal dari ujung semikonduktor dan ujung

tersebut menjadi lebih dingin. Pendinginan berbanding lurus dengan arus listrik

yang diberikan pada rangkaian.

2.5 Aplikasi Thermoelektrik

Pendingin termoelektrik

Pendingin termoelektrik (thermoelectric cooler) adalah alat pompa kalor

solid (solid-state heat pump) yang bekerja menurut prinsip efek peltier. Dalam

kerjanya, arus listrik searah (DC) mengalir dalam pendingin termoelektrik yang

menyebabkan kalor berpindah dari satu sisi pendingin termoelektrik ke sisi

lainnya, sehingga terbentuk sisi dingin dan sisi panas.

Aplikasi termoelektrik sebagai alat pendingin terdiri dari aplikasi untuk

mendinginkan peralatan elektronik, air conditioner maupun lemari pendingin.

Penggunaan termoelektrik juga diaplikasikan pada tutup kepala sebagai pendingin

kepala. Pada dunia otomotif juga telah dikembangkan termoelektrik intercooler.

 Pembangkit daya (Power generation)

Aplikasi termoelektrik sebagai pembangkit daya dibagi menjadi 2 bagian

sebagai pembangkit daya rendah dan pembangkit daya tinggi. Aplikasi

pembangkit daya rendah meliputi pemanfaatan panas tubuh manusia untuk

menjalankan jam tangan, sedangkan pembangkit daya tinggi pada termoelektrik

memanfaatkan panas dari sisa panas buang yang dihasilkan dari industri maupun

pemanfaatan sisa panas dari pembakaran bahan bakar.

Sampai saat ini pembangkit listrik dari sumberpanas harus melalui beberapa

tahap proses. Bahan Bakar fosil akan menghasilkan putaran turbin apabila dibakar

dengan tekanan yang sangat tinggi. Hasil putaran turbin tersebut akan digunakan

untuk memproduksi tenaga listrik. Kira-kira 90% energi listrik di dunia yang

berasal dari sumber panas masih memakai cara ini. Sehingga efisiensi energi

masih sangat rendah akibat beberapa kali proses konversi. Panas yang dihasilkan

banyak yang terlepas atau terbuang percuma. Apabila proses konversi ini dapat

diubah efisiensi energi akan menjadi lebih besar karena listrik bisa didapatkan

langsung dari sumber panas tanpa melalui beberapa kali tahap konversi.

Namun, beberapa pembangkit tenaga listrik sudah menggunakan metode

yang dikenal sebagai Cogeneration dimana di samping tenaga listrik yang

dihasilkan, panas yang dihasilkan selama proses ini digunakan unutk tujuan

alternatif. Dengan menggunakan termoelektrik, panas yang dihasilkan selama

proses yang dialami pembangkit akan diubah menjadi listrik, sehingga panas yang

dihasilkan tidak terbuang secara percuma dan energi yang dihasilkan oleh

pembangkit menjadi lebih besar, serta efisiensi energi menjadi lebih tinggi.

Termoelektrik juga mungkin dapat digunakan pada sistem solar thermal energi.

BAB III

METODE PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan1. Bejana 3 buah

Fungsi : Sebagai tempat menyimpan air panas, air dingin, dan campuran

air panas dan air dingin

2. DC power supply degan kemampuan 5 V dan 3 Ampere

Fungsi: Sebagai sumber tegangan.

3. Kawat penghubung

Fungsi : Sebagai media penghubung komponen

4. TD-8556 steam generator

Fungsi :sebagai generator untuk menggerakan kipas.

5. SF-9584 AC/DC low volted power supply or SF-9582 AC/DC power

supply

Fungsi : sebagai sumber arus dan tegangan AC atau DC

6. SE-9750 dan SE-9751 banana plug patch cords

Fungsi : untuk mengukur arus atau tegangan.

7. Digital thermometer

Fungsi : pengukur besarnya temperature.

3.2 Prosedur Percobaan

3.2.1. Efek Seebeck

1. Menyiapkan 3 buah gelas

2. Mengisi gelas satu dengan air panas dan yang satu lagi dengan air dingin

3. Menempatkan tombol pada posisi di atas

4. Menyiapkan satu buah amperemeter dan satu buah voltmeter

5. Menyiapkan dua buah termometer

6. menyusun alat-alat seperti pada gambar 2. Mengatur tombol dalam

posisi “naik”. Salah satu kaki dari unit ditempatkan dalam suatu gelas

yang berisi air dingin dan satu gelas lagi dalam gelas berisi air panas.

( air mendidih dan air es akan memberikan hasil yang baik ).

Melengkapi masing-masingnya dengan termometer

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

waktu yang sama (menanyakan kepada asisten) serta mengukur

tegangan dan arusnya

8. Mencampurkan air panas dan air dingin ke dalam gelas yang lebih besar

lalu memasukkan kedua kaki alumunium kedalam gelas tersebut.

Mengamati apa yang terjadi. Sebagai demontasi lebih lanjut,

menempatkan satu kaki dalam air yang telah dicampur (atau dalam air

es) dan kaki yang lainnya dalam wadah yang berisi es kering untuk

mendemonstrasikan bahwa ada energi yang tersedia dalam air yang

dicampur

9. Mengganti air dalam kedua gelas dengan air panas

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

melakukan seperti nomor 7, mengamati suhu, tegangan, dan arusnya

3.2.2. Efek Peltier

1. Untuk percobaan efek Peltier perhatikan gambar 5.

2. Menghubungkan power supply DC ( 5 volts, 3 ampere ) ke terminal

yang berwarna merah dan hitam pada converter.

3. Mengatur posisi tombol ke posisi turun (E->delta T). Untuk percobaan

ini, tidak perlu mencelupkan kaki alumunium ke dalam air

4. Menyalakan power supply dan jangan membiarkan power supply

menyala lebih dari 2 menit, dan jangan melebihi 8 volts

5. Sebagai latihan opsional, memulai dengan converter pada suhu ruangan

6. Mengukur temperatur kedua kaki. Menggunakan termometer digital

untuk memonitor kenaikan temperatur pada kaki “panas” dan penurunan

temperatur pada kaki “dingin”

7. Mencatat perbedaan-perbedaan suhu kedua kaki untuk beberapa harga

arus dan tegangan yang diberikan (tegangan jangan melebihi 5 volts,

arus listrik jangan melebihi 3 ampere)

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

5.1 Data Hasil Percobaan1. Efek Seebeck

Air Dingin dan Air Panast

(s)Suhu

V (mv)Panas (⁰C) Dingin (⁰C)

0 55 1 1560 52 1 26120 50 1 29.4180 48 1 29240 46 1 285300 45 1 288360 44 1 30420 43 1 -109480 42 1 -121540 41 1 -121600 40 1 -110

Campuran Air Dingin dan Air Panas

t (s)T Campur

V(mv)(⁰C)

0 45 -1860 33 90120 30 30180 28 315240 27.5 390300 27 312360 27 393420 26.5 62480 26.5 16540 26.5 7.9600 26 8

Es kering dan Air Panast

(s)Suhu

V (mv)Panas (⁰C) Dingin (⁰C)

0 70 4 14060 66 4 362120 63 4 310

180 60 3 246240 58 3 243300 56 3 240360 55 3 192420 53 3 219480 52 3 202540 50 3 190600 49 3 225

2. Efek Peltier

Air Dingin dan Air Panas

t (s)Suhu

V (v)Panas (⁰C) Dingin (⁰C)

0 30.2 27.9

5

60 34.4 26.8120 36.7 26.6180 35.9 26.1240 35.1 26.6300 36.2 27.3360 38.5 28.5420 37.5 29480 38 29.5540 37.6 29.6600 38.5 29.8

5.2 Pengolahan Data Menghitung Perubahan Suhu

∆ T=Tpanas (⁰ K)−Tdingin(⁰K )

Menghitung Koefisien Seebeck

S= ∆V∆ T

Menghitung Koefisien Peltier

Π=S× T

Sehingga didapat data seperti pada tabel :

1. Efek Seebeck

Air Dingin dan Air Panast

(s)Suhu

V (v) ΔT(⁰K) SPanas (⁰K) Dingin (⁰K)

0 328 274 0.015 54 0.00027860 325 274 0.026 51 0.00051120 323 274 0.0294 49 0.0006

180 321 274 0.029 47 0.000617

240 319 274 0.285 45 0.006333

300 318 274 0.288 44 0.006545

360 317 274 0.03 43 0.000698

420 316 274 -0.109 42 -0.0026

480 315 274 -0.121 41 -0.00295

540 314 274 -0.121 40 -0.00303

600 313 274 -0.11 39 -0.00282

Campuran Air Dingin dan Air Panast

(s)T Campur

V (v) S(⁰K)

0 318 -0.018 -5.66038E-0560 306 0.09 0.000294118120 303 0.03 9.90099E-05

180 301 0.315 0.001046512

240 300.5 0.39 0.001297837

300 300 0.312 0.00104

360 300 0.393 0.00131

420 299.5 0.062 0.000207012

480 299.5 0.016 5.34224E-05

540 299.5 0.0079 2.63773E-05

600 299 0.008 2.67559E-05

Es kering dan Air Panast

(s)Suhu

V (v) ΔT(⁰K) SPanas (⁰K) Dingin (⁰K)

0 343 277 0.14 66 0.00212160 339 277 0.362 62 0.005839120 336 277 0.31 59 0.005254

180 333 276 0.246 57 0.004316

240 331 276 0.243 55 0.004418

300 329 276 0.24 53 0.004528

360 328 276 0.192 52 0.003692

420 326 276 0.219 50 0.00438

480 325 276 0.202 49 0.004122

540 323 276 0.19 47 0.004043

600 322 276 0.225 46 0.004891

Berdasarkan dengan data diatas, didapatkan grafik berikut :

38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0.008

Efek Seebeck : Grafik Hubungan ΔT dengan SAir Dingin dan Air Panas

Perubahan Suhu (⁰K)

Koefi

sien

Seeb

eck

(S)

38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

-0.15-0.1

-0.050

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.35

Efek Seebeck : Grafik Hubungan ΔT dengan VAir Dingin dan Air Panas

Perubahan Suhu (⁰K)

Tega

ngan

(V)

295 300 305 310 315 320-0.00020

0.00020.00040.00060.0008

0.0010.00120.0014

Efek Seebeck : Grafik Hubungan ΔT dengan S Campu-ran Air Dingin dan Air Panas

Perubahan Suhu (⁰K)

Koefi

sien

Seeb

eck

(S)

295 300 305 310 315 320-0.050

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.45

Efek Seebeck : Grafik Hubungan ΔT dengan V Campuran Air Dingin dan Air Panas

Perubahan Suhu (⁰K)

Tega

ngan

(V)

45 50 55 60 65 700

0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.007

Efek Seebeck : Grafik Hubungan ΔT dengan SEs Kering dan Air Panas

Perubahan Suhu (⁰K)

Koefi

sien

Seeb

eck

(S)

45 50 55 60 65 700

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

Efek Seebeck : Grafik Hubungan ΔT dengan VEs Kering dan Air Panas

Perubahan Suhu (⁰K)

Koefi

sien

Seeb

eck

(S)

2. Efek Peltier

Air Dingin dan Air Panas

t (s)Suhu

V (v) ΔT(⁰K) S ΠPanas (⁰K) Dingin (⁰K)

0 303.2 300.9

5

2.3 2.173913 560 307.4 299.8 7.6 0.657895 5120 309.7 299.6 10.1 0.49505 5180 308.9 299.1 9.8 0.510204 5240 308.1 299.6 8.5 0.588235 5300 309.2 300.3 8.9 0.561798 5360 311.5 301.5 10 0.5 5420 310.5 302 8.5 0.588235 5480 311 302.5 8.5 0.588235 5540 310.6 302.6 8 0.625 5600 311.5 302.8 8.7 0.574713 5

5.3 Analisa Data

Percobaan kali ini berjudul Thermoelectric Converter. Disini kita

mempelajari tentang transfer energy. pertama-tama kami melakukan percobaan

efek seebeck dengan 3 kali percobaan dengan media yang berbeda, yaitu air panas

dan air dingin, campuran air panas dan air dingin, lalu air panas dan es kering.

Efek seebeck merupakan pengkonversian perbedaan temperatur menjadi arus

yang mampu menggerakkan motor kecil. Perbedaan suhu mempengaruhi bahan

semikonduktor pada termoelektrik converter, sehingga menghasilkan listrik. Pada

percobaan ini, motor tidak bergerak. Karena perbedaan suhu yang tidak terlalu

besar, yang berarti arus yang di hasilkan sangat kecil, sehingga tidak mampu

menggerakkan motor. Hal ini bisa dilihat pada tabel hasil percobaan, dimana

ketika perbedaan suhunya berbanding lurus dengan tegangan yang dihasilkan, dan

tegangan berbanding lurus pula dengan arus. Nilai koefisien seebeck yang

dihasilkan merupakan representasi dari nilai perbedaan potensial dengan

perbedaan suhu.

Kemudian percobaan kedua yaitu efek Peltier, disini kami hanya

menggunakan media air panas dan air dingin. Efek Peltier ini merupakan

kebalikan dari efek Seebeck, yaitu sumber tengangan akan menghasilkan

perbedaan temperatur.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan

1. Pada efek Seebeck perbedaan temperatur yang melintasi pompa kalor

termoelektrik di konversi ke arus yang dapat menggerakkan motor kecil

(∆ T → E).

2. Pada efek Peltier diperlukan sumber tegangan DC untuk disambungkan

dengan alat. Ketika arus masuk melalui pompa panas termoelektrik,

timbul tegangan listrik yang menghasilkan perbedaan temperatur (

E → ∆ T ).

3. Transfer energi adalah perpindahan energi dari suatu tempat ke tempat

lain, atau dari material ke material lainnya.

4. Hukum kesatu termodinamika terkait dengan kekekalan energi yaitu

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

terkait dengan entropi, yaitu total entropi dari suatu sistem

termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan

meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

5.2 Saran

Teknologi termoelektrik ini harus dapat dikembangkan, sehingga dapat

dijadikan sumber energi pengganti sumber energi tak terbarukan.

TUGAS TAMBAHAN

1. Apa yang dimaksud dengan koefisien Seebeck? Jelaskan fisisnya!

Jawab :

koefisien Seebeck (S) adalah representasi besarnya perbedaan

potensial ΔV terhadap besarnya perbedaan suhu ΔT. Secara matematis

diekspresikan sebagai S=ΔV/ΔT . Besar dan tanda dari koefisien Seebeck dapat

berbeda antara satu material dengan material lain. Sesuai perjanjian yang

berlaku, penandaan pada koefisien Seebeck merepresentasikan potensial pada

ujung yang dingin terhadap ujung yang panas. Penandaan ini juga dapat

merepresentasikan jenis pembawa muatan mayoritas yang ada dalam sebuah

material, walaupun tidak selalu. Jika pembawa muatan mayoritas pada sebuah

material adalah elektron (negatif), maka elektron ini yang akan melaju dari

ujung panas menuju ujung dingin sehingga potensial di ujung dingin menjadi

negatif dan koefisien Seebeck akan bertanda negatif. Sebaliknya jika pembawa

muatan mayoritas adalah hole (positif), maka hole inilah yang akan melaju dari

ujung panas ke ujung dingin sehingga potensial di ujung dingin menjadi positif

dan tanda koefisien Seebeck akan positif. 

2. Apa yang dimaksud dengan jam tangan termoelektrik?

Jawab :

Jam tangan merupakan jam tangan yang menggunakan konsep panas tubuh di

konversi secara langsung menjadi listrik (energi). Ini biasanya menggunakan

material konduktif tipis yang memanfaatkan perbedaan temperatur antara dua

buah sisi untuk menghasilkan listrik, yang diketahui sebagai Efek Seebeck.

Sebuah perangkat termoelektrik ditempatkan pada kulit, akan menghasilkan

daya selama temperatur udara lebih rendah dibandingkan tubuh. Sebuah

potongan kecil material, 1 cm2 mampu menghasilkan sampai 20 mikrowatt.

3. Apa yang dimaksud dengan cogeneration?

Jawab :

Cogeneration adalah teknologi untuk meningkatkan efisiensi pembangkit.

Melalui cogeneration ini ternyata efisiensi dari bahan bakar yang digunakan

pembangkit bisa mencapai 80%, akibatnya biaya produksi menjadi murah. Hal

itu dilakukan dengan cara mengolah energi panas yang berasal dari gas buang

pembangkit termal. Dengan demikian biaya bahan bakar yang harus

dikeluarkan pembangkit yang menggunakan cogeneration bisa dihemat.

Bunyi hukum ke-1 termodinamika:

“Perubahan energi dalam suatu sistem tertutup akan sama dengan total dari

jumlah energi kalor yang diberikan ke dalam sistem ditambah kerja yang

dilakukan terhadap sistem”.

Bunyi hukum ke-2 termodinamika:

“Tidaklah mungkin ada proses yang bisa berlangsung yang hasilnya tidak

lain hanyalah penyerapan kalor dari suatu sumber dan mengkonversi kalor

menjadi kerja pada suhu yang sama.”

DAFTAR PUSTAKA[1] termoelektrik (Digital-125322-020843-pengembangan-cool-literatur.pdf)

(akses 11 November 2015)

[2] Melirik Teknologi Termoelektrik Sebagai Sumber Energi Alternatif

(http://www.alpensteel.com/article/51-113-energi-lain-lain/2123-melirik-

teknologi-termoelektrik-sebagai-sumber-energi-alternatif-.html) (akses 12

November 2015)

[3] Energi indonesia. (http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?

artikel&1091919348&9) (akses 12 November 2015)

2013.hukum termodinamika (http://www.zakapedia.com/2013/11/bunyi-hukum-i-

dan-ii-termodinamika.html ) (akses 12 November 2015)

TUGAS PENDAHULUAN

4. Jelaskan tentang efek Seebeck dan efek Peltier pada kehidupan sehari hari

Jawab :

Efek Seebeck adalah Efek konversi dari perbedaan temperatur langsung

menjadi energi listrik, contoh :

Pembangkit listrik dengan termionik adalah mengubah energi panas menjadi

energi listrik dengan menggunakan termionik. Emisi termionik adalah

terlepasnya elektron pada permukaan logam yang lebih panas ke permukaan

logam lainnya yang dipanasi bersama-sama. Emisi termionik juga dikenal

sebagai “Emisi Thermal Elektron”. Proses ini sangat penting dalam

pengoprasian berbagai perangkat elektronik dan dapat digunakan untuk

pembangkit daya atau pendinginan.

Efek Peltier, efek Peltier terjadi ketika dilakukan percobaan dengan

mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah

rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada

sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan

yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu

arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian

dikenal dengan efek Peltier. contoh :

Pendingin termoelektrik (thermoelectric cooler) adalah alat pompa kalor

solid (solid-state heat pump) yang bekerja menurut prinsip efek peltier.

Dalam kerjanya, arus listrik searah (DC) mengalir dalam pendingin

termoelektrik yang menyebabkan kalor berpindah dari satu sisi pendingin

termoelektrik ke sisi lainnya, sehingga terbentuk sisi dingin dan sisi panas.

5. Dari hasil percobaan tentukan nilai koefisien Seebeck dan koefisien Peltier

Jawab : -

6. Bagaimana bunyi hukum ke satu dan kedua termodinamika

Jawab :

Bunyi hukum ke-1 termodinamika:

“Perubahan energi dalam suatu sistem tertutup akan sama dengan total dari

jumlah energi kalor yang diberikan ke dalam sistem ditambah kerja yang

dilakukan terhadap sistem”.

Bunyi hukum ke-2 termodinamika:

“Tidaklah mungkin ada proses yang bisa berlangsung yang hasilnya tidak

lain hanyalah penyerapan kalor dari suatu sumber dan mengkonversi kalor

menjadi kerja pada suhu yang sama.”

7. Jelaskan percobaan ini kaitannya dengan hukum-hukum termodinamika

Jawab :

Pada hukum termodinamika 1 dan 2 terdapat sebuah keterkaitan dimana

dalam hukum termodinamika 2 merupakan hukum yang berkaitan dengan entropi

sistem. Dari kedua hukum tersebut kini kita dihadapkan tentang kalor yang dapat

diubah menjadi kerja, mengingat energi itu kekal dari hukum termodinamika 1,

sehingga kalor yang terbuat dari sebuah sistem dapat diubah menjadi energi kerja

yang didapat dari hukum termodinamika 2. Energi yang mengalir ini dapat diubah

menjadi sebuah energi yang dijelaskan dalam efek Pielter dan efek Seebeck.

8. Tulis saran dan komentar anda yang berkaitan dengan percobaan ini

Jawab :

Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi energi panas menjadi

listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya, dari listrik

menghasilkan dingin (pendingin termoelektrik). Untuk menghasilkan listrik,

material termoelektrik cukup diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian yang

menghubungkan sumber panas dan dingin. Dari rangkaian itu akan dihasilkan

sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang dipakai.Teknologi termoelektrik

merupakan sumber alternatif yang diharapkan dapat menjawab kebutuhan energi.

Di samping relatif lebih ramah lingkungan, teknologi ini sangat efisien, tahan

lama, dan juga mampu menghasilkan energi dalam skala besar maupun kecil.