Hukum Kedua termodinamika
Dasar dari hukum kedua termodinamika terletak
pada perbedaan antara sifat alami energi dalam dan energi mekanik mikroskopik.
Hasil percobaan menyimpulkan bahwa mustahil untuk membuat sebuah mesin
kalor yang mengubah panas seluruhnya menjadi kerja , yaitu mesin dengan efisiensi termal 100% kemustahilan ini adalah dasar dari
suatu pernyataan Hukum Kedua Termodinamika (second law of
thermodynamics) sebagai berikut:
“ adalah mustahil bagi sebuah sistem manapun untuk mengalami sebuah proses
diamana sistem menyerap panas dari reservoir pada suhu tunggal dan
mengubah panas seluruhnya menjadi kerja mekanik, dengan sistem berakhir pada
keadaan yang sama seperti keadaan awalnya”
Pada benda yang bergerak, molekul memiliki gerakan acak , tetapi di atas
semua itu terdapat gerakan terkoordinasi dari setiap molekul pada
arah yang sesuai dengan kecepatan benda tersebut. Energi kinetik
yang berkaitan dengan gerakan makroskopik terkoordinasi adalah apa yang
kita sebut sebagi energi kinetik pada benda bergerak. Energi kinetik
dan energi potensial yang berkaitan dengan gerakan acak menghasilkan energi
dalam.
“ kalor mengalir secara alami dari benda yang panas kebenda yang
dingin , kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda
panas”
Perkembangan pernyataan umum hukum kedua termodinamika sebagian didasarkan
pada studi mesin kalor. Namun dalam makalah ini kami mengkhususkan penerapan
fisika padaAir Conditioner atau sering disingkat dengan (AC),
Air Conditioner (AC)
Air Conditioner (AC) alias Pengkondision Udara merupakan
seperangkat alat yang mampu mengkondisikan ruangan yang kita inginkan, terutama
mengkondisikan ruangan menjadi lebih rendah suhunya dibanding suhu lingkungan
sekitarnya. Filter
(penyaring) tambahan digunakan untuk menghilangkan polutan dari udara. AC yang
digunakan dalam sebuah gedung biasanya menggunakan AC sentral. Selain itu,
jenis AC lainnya yang umum adalah AC ruangan yang terpasang di sebuah jendela.
Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon,
yang mengalir dalam sistem, menjadi cair dan melepaskan panas saat dipompa
(diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi.
Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau
mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area. Sebuah penyaring udara, kipas, dan
cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah
kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada
jendela luar.
Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke
cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi
dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada
kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara
pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi
cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostatmengontrol
motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.
Mekanisme AC
Sistem kerja AC terdiri dari bagian yang berfungsi untuk menaikkan dan
menurunkan tekanan supaya penguapan dan penyerapan panas dapat
berlangsung.Bagian-bagian AC adalah:
a. Kompresor :Kompresor adalah power unit
dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent
berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas
bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.
b. Kondensor :adalah sebuah alat yang
digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah
menjadi cairan yang bertekanan tinggi. Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.
c. Orifice Tube : di mana cairan bertekanan
tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah.
Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang juga katup
ekspansi.
d. Katup ekspansi : merupakan
komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan
pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika
zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin
e. Evaporator/pendingin : refrigent
menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator
meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai
berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit
cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga
dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap
bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh
tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon
yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.
Jadi, cara kerja sistem AC dapat diuraikan sebagai berkut :
(Gambar : siklus sistem kerja AC)
Kompresor yang ada pada sistem pendingin
dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi
refrigent yang masuk ke dalam kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian
dimampatkan di kondenser.
Di bagian
kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase
uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor
penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang
dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan
dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan.
Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam
pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan
refrigent yang berada pada pipi-pipa evaporator.
Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase
uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup
ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi
dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam
evaposrator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap,
perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa
sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator
tekanannya menjadi sangat turun.
Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang
ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa
yang ada pada kondenser.
Dengan adanya
perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya
dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu
energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang
berada didalam substansi yang akan didinginkan.
Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan
didinginkan maka entalpi, substansi yang akan
didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari
substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah
terus-menerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan.
Dengan adanya
mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur
suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
http://thatymandar.blogspot.com/2013/07/penerapan-hukum-2-termodinamika-dalam.html ( Di Akses Senin, 23 Maret 2015, jam 19:25 )
Tidak ada komentar:
Posting Komentar