NAMA NIM MINAT

: HARI RAHARJO : 11/324500/PMU/07199 : MTPB KONVERSI BENTUK - BENTUK ENERGI

No 1

Konversi Dari Menjadi Panas Kinetik

Aplikasi Turbin Uap

Dasar Teori Pada turbin uap, energi panas yang terkandung di dalam uap air (keseluruhan sampai energi panas dalam uap air di sisi exhaust turbin) dikonversikan menjadi energi mekanik yang ditransmisikan ke rotor turbin. Hal ini terjadi di beberapa stage turbin uap yang berbeda. Satu stage turbin selalu terdiri atas bagian sudu-sudu melingkar yang diam/stasioner dan bagian sudu-sudu yang berputar/berotasi. Energi panas di dalam uap air ditunjukkan oleh besaran entalpi (h). H = u + p.V u = energi internal, p.V = aliran kerja Konversi Energi Panas Uap Air Menjadi Energi Kinetik

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori

Pertama, energi panas harus dikonversikan menjadi energi kinetik, proses ini terjadi pada nozzle (lihat gambar di atas). Pada turbin uap, nozzle terpasang di sisi casing (sudu-sudu stator turbin) dan ditambah pada sisi sudu-sudu rotor, yang selanjutnya dikenal dengan reaction stage/sisi reaksi. Pada nozzle, uap air mengalami penambahan kecepatan/akselerasi, dan akselerasi ini menyebabkan diferensial tekanan antara sisi sebelum nozzle dengan sesudah nozzle. Kedua, energi kinetik ditransformasikan menjadi energi putar dari rotor turbin yang hanya terjadi pada sisi sudu-sudu yang berputar/rotor. Prinsip kerja rem hidrolik didasarkan oleh hukum pascal, yang mana memungkinkan kita bisa memberikan gaya yang kecil untuk dapat

2

Kinetik

Panas

Sistem Pengereman Kendaraan

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori mengangkat gaya atau beban yang jauh lebih besar, tentu dengan perbandingan luas penampangnya.

Gambar 3. Prinsip kerja rem hidrolik pada mobil. Gaya kaki dari sopir saat menginjak brake pedal diteruskan oleh fluida melalui master cylinder, kemudian diteruskan ke manifold yang biasanya sekaligus berfungsi sebagai proportional valve ke tiap-tiap roda. Pada roda yang menggunakan disc brake assembly, diteruskan ke caliper untuk mendorong piston, sedangkan jika roda menggunakan drum brake

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori assembly, diteruskan ke wheel cylinder untuk mendorong pistonnya juga. Piston pada disc brake assembly akan menekan brake pads atau material frictions (kampas) sehingga putaran Brake disc (cakram) dapat ditahan karena adanya cengkraman tersebut. Cengkraman ini menghasilkan gesekan dan panas pada material. Prinsip Dasar Pembangkit Listrik Tenaga Surya Sel surya adalah komponen elektronika yang dapat mengubah energi surya menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC). Modul surya tersusun dari sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian /beban. Energi surya adalah radiasi yang diproduksi oleh reaksi fusi nuklir pada inti matahari. Matahari mensuplai hampir semua panas dan cahaya yang diterima bumi untuk digunakan makhluk hidup. Energi surya sampai kebumi dalam bentuk paket-paket energi yang disebut foton. Dalam kaitannya dengan sel surya, perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi listrik, terdapat dua paramater dalam energi surya yang paling penting : pertama intensitas radiasi, yaitu jumlah daya matahari yang datang kepada permukaan per luas area, dan karakteristik spektrum cahaya matahari. Intensitas radiasi matahari diluar atmosfer bumi disebut konstanta surya, yaitu sebesar 1365 W/m2. Setelah disaring oleh atmosfer bumi, beberapa sepktrum cahaya hilang, dan intensitas puncak radiasi menjadi sekitar 1000W/m2. Nilai ini adalah tipikal intensitas radiasi pada keadaan permukaan tegak lurus sinar matahari dan pada keadaan cerah. Radiasi surya dipancarkan dari fotoshpere matahari pada temperatur 6000K, yang memberikan distribusi spektrumnya mirip dengan distribusi spektrum

3

Panas

Listrik

PLT Surya

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori black body. Dengan melalui atmosfer bumi, radiasi surya diatenuasikan oleh berbagai partikel diantaranya molekul udara, aerosol, partikel debu, dll sehingga menghasilkan spektrum . Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel pada tahun 1839, dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan foto ketika sinar matahari mengenai elektroda pada larutan elektrolit. Pada tahun 1954 peneliti di Bell Telephone menemukan untuk pertama kali sel surya silikon berbasis p-n junction dengan efisiensi 6%. Prinsip kerja sel surya silikon adalah berdasarkan konsep semikonduktir p-n junction. Sel terdiri dari lapisan semikonduktor doping-n dan doping-p yang membentuk p-n junction, lapisan antirefleksi, dan substrat logam sebagai tempat mengalirnya arus dari lapisan tipe- n (elektron) dan tipe-p (hole).

Semikonduktor tipe-n didapat dengan mendoping silikon dengan unsur dari golongan V sehingga terdapat kelebihan elektron valensi dibanding atom sekitar. Pada sisi lain semikonduktor tipe-p didapat dengan doping oleh golongan III sehingga elektron valensinya defisit satu dibanding atom sekitar. Ketika dua tipe material tersebut mengalami kontak maka kelebihan elektron dari tipe-n berdifusi pada tipe-p. Sehingga area dopingn akan bermuatan positif sedangkan area doping-p akan bermuatan negatif. Medan elektrik yan terjadi antara keduanya mendorong elektron kembali ke daerah-n dan hole ke daerah-p. Pada proses ini terlah terbentuk

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori p-n junction. Dengan menambahkan kontak logam pada area p dan n maka telah terbentuk dioda.

Ketika junction disinari, photon yang mempunyai energi sama atau lebih besar dari lebar pita energi materia tersebut akan menyebabkan eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi. Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan elektron-hole. Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka elektron dari area-n akan kembali ke area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir. arus dan tegangan maksimum disebut titik daya maksimum (MPP). Karaktersitik penting lainnya dari sel surya yaitu fill factor (FF), dengan persamaan:

FF=(V_pm I_pm)/V_oc Dengan menggunakan fill factor maka maksimum daya dari sel surya didapat dari persamaan, P_max=V_ocI_scFF Sehingga efisiensi sel surya yang didefinisikan sebagai daya yang dihasilkan dari sel ( PMAX ) dibagi dengan daya dari cahaya yang datang ( PCahaya ) :

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi =P_max/P_cahaya 100 %

Dasar Teori

Nilai efisiensi ini yang menjadi ukuran global dalam menentukan kualitas performansi suatu sel surya.

4

listrik

Panas

Kompor listrik Seterika Solder Water Dispenser Water Heather

Listrik merupakan salah satu bentuk energi yang dihasilkan dari adanya gerakan partikel-partikel bermuatan seperti elektron, positron, dan ion. Energi listrik termasuk energi yang mudah diubah menjadi bentuk-bentuk energi lain. Proses pengubahan energi listrik menjadi bentukbentuk energi yang lain ini dapat dilakukan dengan menggunakan alat-alat listrik. Hampir setiap peralatan dalam kehidupan rumah tangga menggunakan energi listrik. Peralatan dapur seperti rice cooker, dispenser, kompor, dan kulkas menggunakan energi listrik. Media hiburan seperti televisi dan radio pun memanfaatkan energi listrik. Selain itu, ada salah satu alat pelicin pakaian yang menggunakan energi listrik. Anda tentu mengenal setrika listrik, bukan? Setrika listrik merupakan salah satu alat listrik yang termasuk dalam kelompok pemanas listrik (electric heater), yaitu alat listrik yang menggunakan elemen pemanas sebagai komponen utamanya. Nah,

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori bagaimana cara kerja sebuah setrika listrik? Pada dasarnya, setrika listrik terdiri dari 4 bagian utama, yaitu elemen pemanas, gagang atau pegangan, kabel penghubung, dan lempeng logam (besi atau baja) dengan permukaan datar. Elemen pemanas merupakan bagian setrika listrik yang bertugas untuk mengubah energi listrik menjadi energi panas (kalor). Gagang atau pegangan setrika merupakan bagian setrika yang berfungsi untuk menjalankan setrika dan terbuat dari bahan isolator yang tahan panas. Kabel penghubung merupakan bagian setrika listrik yang berfungsi untuk menghubungkan elemen pemanas dengansumber listrik. Lempeng logam merupakan bagian setrika listrik yang berfungsi untuk meneruskan energi panas dari elemen ke pakaian atau kain yang akan disetrika. Elemen pemanas pada setrika listrik biasanya berupa koil atau lilitan kawat yang dililitkan pada selembar bahan tahan panas (biasanya asbes). Ketika kabel penghubung setrika dihubungkan ke sumber listrik, arus listrik akan segera mengalir melalui elemen. Desain atau bentuk konfigurasi lilitan kawat pada elemen yang membentuk koil akan membuat energi listrik terdisipasi cukup besar di dalam lilitan tersebut sehingga akan timbul energi panas atau kalor yang ukurannya juga cukup besar. Pemasangan elemen pemanas dirancang untuk memungkinkan terjadinya transfer kalor ke lempeng logam. Beberapa saat setelah setrika

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori listrik dihubungkan ke sumber listrik, lempeng logam di bagian bawah setrika akan ikut memanas dan pada akhirnya dapat digunakan untuk menyetrika. Pengolahan panas sinar matahari yang di tangkap oleh daun untuk membantu proses asimilasi dan fotosintesis, dari hasil fotosintesis tersebut akan menghasilkan zat gula dan zat tepung Semua makanan yang kita makan mengandung unsure carbon yang kemudian dimanfaatkan menjadi tenaga dan menghasilkan panas Bahan bakar fosil mempunyai atau mengandung unsure carbon di dalam mesin diubah menjadi panas Panas dari pembakaran batu bara memanaskan air dalam ketel uap, air mendindih dan menghasilkan uap. Uap adalah energy potensial Kompressor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Secara umum biasanya mengisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan campuran beberapa gas dengan susunan 78% Nitrogren, 21% Oksigen dan 1% Campuran Argon, Carbon Dioksida, Uap Air, Minyak, dan lainnya. Namun ada juga kompressor yang mengisap udara/ gas dengan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer dan biasa disebut penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompressor yang menghisap udara/ gas bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum. Jika suatu gas/ udara didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas/ udara tersebut akan mengalami kompresi. Kompressor yang menggunakan azas ini disebut kompressor jenis

5

Panas

Kimia

Fotosintesis

6

Kimia

Panas

Makanan dan bahan bakar

7

Panas

Potensial

8

Potensial

Panas

Pengubahan panas menjadi tenaga uap pada ketel uap Kompresor, dapur induksi pada pengecoran logam

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori displacement dan prinsip kerjanya dapat dilukiskan seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.1 : Kompresi Fluida Disini digunakan torak yang bergerak bolak balik oleh sebuah penggerak mula (prime mover) didalam sebuah silinder untuk menghisap, menekan dan mengeluarkan udara secara berulang-ulang. Dalam hal ini udara tidak boleh bocor melalui celah antara dinding torak dengan dinding silinder yang saling bergesekan. Untuk itu digunakan cincin torak sebagai perapat. Jika torak ditarik keatas, tekanan dalam silinder dibawah torak akan menjadi negatif (kecil dari tekanan atmosfer) sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap. Kemudian bila torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung dibawah torak akan mengecil sehingga tekanan akan naik. Tekanan yang naik akan menghasilkan panas Dapur induksi memanfaatkan electromagnet untuk peleburan besi

No 9

Konversi Dari Menjadi Potensial Kinetik

Aplikasi Pembangkit listrik PLTA, Mikrohidro, Turbin gravitasi

Dasar Teori Turbin air. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga potensial dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun Turbin Gravitasi. Turbin gravitasi dirancang dengan menggunakan belt; mangkuk penyanggah; rotor; dan jungkit sederhana, sehingga perputaran dari turbin gravitasi dapat menggubah energi potensial bola beton menjadi daya listrik dengan menggunakan metode hamiltonia. Turbin gravitasi dibangun dengan tiga studi kasus, yaitu : bola beton 3 kg; 6 kg; 10 kg. Energi yang dimiliki bola beton 3 kg dapat menghasilkan listrik sebesar 3,952 kilowatt, dan bola beton 6 kg dapat menghasilkan listrik sebesar 6,270 kilowatt, serta bola beton 10 kg dapat menghasilkan listrik sebesar 8,93 kilowatt. Shock absorber pneumatik dan hidraulik umumnya mengambil bentuk sebuah silinder dengan piston yang bergerak di dalamnya. Silinder harus diisi dengan cairan kental, seperti minyak hidraulik atau udara. Cairan ini diisikan ke dalam dashpot. Peredam kejut berbasis per umumnya menggunakan per keong atau per daun. Per ideal itu sendiri, bukanlah peredam kejut seperti per yang hanya menyimpan dan tidak menghilangkan atau menyerap energi. Kendaraan biasanya menggunakan dua per atau palang torsi yang berfungsi sebagaimana peredam kejut hidraulik. Dalam kombinasi ini, peredam kejut secara khusus menyediakan piston hidraulik yang menyerap dan menghilangkan getaran. Per tidak dianggap sebagai peredam kejut.

10

Kinetik

Potensial

Shock absorber

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori Peredam kejut harus menyerap atau menghilangkan energi. Desainnya harus dipertimbangkan, oleh karena itu harus dibuat ketika mendesain atau memilih sebuah peredam kejut adalah ke mana energi akan pergi. Umumnya, dalam kebanyakan dashpot, energi diubah ke dalam panas di dalam cairan kental. Dalam silinder hidraulik, minyak hidraulik akan memanas. Dalam silinder udara, udara panas selalu dilepaskan ke atsmofer. Dalam tipe dashpot yang lain, seperti elektromagnetik, energi yang hilang dapat disimpan dan bisa digunakan kemudian jika diperlukan. Senjata nuklir mempunyai dua tipe dasar. Tipe pertama menghasilkan energi ledakannya hanya dari proses reaksi fisi. Senjata tipe ini secara umum dinamai bom atom (atomic bomb, A-bombs). Energinya hanya diproduksi dari inti atom. Pada senjata tipe fisi, masa fissile material (uranium yang diperkaya atau plutonium) dirancang mencapai supercritical mass - jumlah massa yang diperlukan untuk membentuk reaksi rantai- dengan menabrakkan sebutir bahan sub-critical terhadap butiran lainnya (the "gun" method), atau dengan memampatkan bulatan bahan sub-critical menggunakan bahan peledak kimia sehingga mencapai tingkat kepadatan beberapa kali lipat dari nilai semula Penggabungan nuklir dan udara ( fisi ) akan menghasilkan pembelahan (fusi) dimana energy yang dihasilkan dalam fusi sangat besar Sebuah inti besi yang dililit dengan kawat tembaga dan dialirkan arus , maka akan menghasilkan energy potensial magnet Sensor penghimpun magnet (Magnetic Pick-up Sensor) terdiri dari lilitan kawat dan inti magnet permanen. Magnet permanen membentuk medan magnet di sekeliling lilitan kawat. CarakerjaKetika benda logam mengganggu keseimbangan medan

11

Potensial

kimia

Reaksi Bom Atom

12 13 14

Kimia Listrik Potensial

Potensial Potensial Listrik

Bom Nuklir, Peledak Elektromagnet Pulsator Listrik

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori magnet, tegangan listrik terbentuk pada lilitan kawat. Tegangan ini dibangkitkan pada lilitan kawat. Sinyal tegangan ini diperkuat oleh mikrokomputer. Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet. Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutubkutub tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap. Hasil pembakaran campuran bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar akan menghasilkan daya dorong yang mendorong torak turun dan memutarkan poros engkol Baterai atau aki adalah penyimpanan tenaga listrik. Hal ini terjadi dengan proses elektrokimia. Tenaga listrik dapat diubah menjadi tenaga kimia dan sebaliknya tenaga kimia menjadi tenaga listrik. Aki mobil terdiri dari beberapa sel. Setiap sel terdiri dari pelat positif dan pelat negatif. Sel ini dibuat dari pelat logam timbel berpori, dengan maksud mempermudah reaksi kimia pada permukaan berpori tersebut. Bahan aktif dari pelat positif adalah timbel dioksida (PbO2) berwarna coklat dan untuk pelat negatif adalah timbel (Pb) berwarna abu abu. Baterai berisikan air dan asam sulfat dan sudah dalam keadaan diberi C, berat jenis air baterai = 1,285 Kg/1.arus penuh. Pada temperatur 20 Dalam keadaan ini, bahan aktif pelat positif adalah timbel dioksid (PbO2)

15

Listrik

Kinetik

Motor Listrik

16

Kimia

Kinetik

Motor Bakar

17

Kimia

Listrik

Batery

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori berwarna coklat, sedang pelat negatif timbel (Pb) berwarna abu-abu. Baterai dalam keadaan dipakaiOksigen (O2) yang berada pada pelat positif bereaksi dengan hidrogen (H) dan membentuk air (H2O). Pada waktu yang bersamaan, timbel Pb pada pelat positif bereaksi dengan sisa asam (SO4) menjadi timbel sulfat (PbSO4) juga pelat negatif bereaksi dengan sisa asam (SO4) menjadi timbel sulfat (PbSO4) Proses Elektrolisis adalah mengubah energi listrik menjadi energi kimia.reaksi elektrolisis merupakan reaksi tidak spontan karena melibatkan energi listrik dari luar.reaksi elektrolisis berlangsung di dalam sel elektrolisis yang terdiri dari 1 jenis larutan/leburanelektrolit dan memiliki 2 macam elektrode yaitu:elektrode negatif (-) atau katode : elektrode yang dihubungkan dengan katoda dengan kutubnegatif sumber arus listrik.elektrode positif (+) atau anode : elektrode yang dihubungkan dengan katoda dengan kutub positif sumber arus listrik Sedangkan persamaan sel elektrolisis dengan sel volta yakni pada katoda terjadi reaksi reduksi pada anode terjadi reaksi oksidasiReaksi elektrolisis dalam larutan elektrolit berlangsung lebih kompleks Tumbuhan akan condong kearah cahaya matahari yang digunakan untuk fotosintesis Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel

18

Listrik

Kimia

Charging Batery

19 20

Kinetik Kinetik

Kimia Listrik

Gerakan tumbuhan mencari sumber cahaya Alternator, Generator

No

Konversi Dari Menjadi

Aplikasi

Dasar Teori lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya.