SISTEM TERMODINAMIKA KULKAS

Presented by :• Dian Rizqa 12/334682/PA/14915• Harun Almahdi 12/331506/PA/14739• Mhd Ali Imran Z 12/334620/PA/14853• Adil Wirawan A 12/330957/PA/14415• Rahmi Zafira A 12/334809/PA/15019• Erick Pranata 12/334654/PA/14887• Amri Yogi P 12/331109/PA/14451

Only Intermezzo :D

Guys, apakah di rumahmu terdapat mesin pendingin yang sering kita sebut kulkas (Lemari Es) atau refrigerator? Pernahkah kamu menempelkan beberapa catatan atau pernak-pernik di pintu kulkas?

Pintu kulkas memang di desain halus dengan manfaat magnetnya bisa menempelkan pernak pernik lucu anak anak atau sebuah catatan penting yang mengingatkan kita untuk segera melakukannya.

Apakah kamu tahu bahwa kulkas hampir 24 jam setiap hari menyala? Dan apakah kamu tahu bagaimana kulkas bekerja? Mari kita cari tahu...!

Apa itu “KULKAS” ?

Kulkas atau Refrigator, adalah alat elektronik di rumah yang berfungsi untuk mendinginkan makanan yang sering disebut mesin pendingin yang paling lama menyala dan bahkan konstan dalam sehari penuh.

Cara Kerja ? Manfaat Kulkas ? Lemari es adalah contoh dari sistem pendingin. Contoh lainnya

adalah AC. Tujuan dari setiap sistem pendinginan adalah untuk mentransfer energi panas untuk menjaga kesegaran dari makanan yang dimasukkan ke kulkas. Sebuah lemari es, mentransfer energi panas dari udara dingin dalam lemari es ke udara hangat dibagian luar lemari es untuk menghasilkan makanan yang fresh. 

Jika kita pernah melihat betapa hangat bagian belakang kulkas saat menyala, hal tersebut adalah bukti bahwa ia melepaskan banyak energi panas ke luar ruangan lemari es.

Kemudian kita bertanya-tanya bahwa: Energi panas selalu bergerak dari daerah yang lebih hangat ke

daerah dingin. Bagaimana bisa bergerak energi panas dari pendingin udara di dalam lemari es ke udara hangat di ruangan?

Maka jawabannya adalah: Kerja atau Usaha.

Prinsip Dasar Kulkas

Berdasarkan rumusan Clausius, kalor dapat dipaksa mengalir dari reservoir dingin T2 ke reservoir panas T1 dengan melakukan usaha pada sistem. Peralatan yang bekerja dengan cara seperti ini disebut mesin pendingin (refrigenerator). Contoh mesin pendingin yaitu Lemari Es (kulkas) dan pendingin ruangan (air conditioner).

Dalam lemari es (kulkas), sebagai reservoir dingin adalah bagian dalam kulkas (tempat menyimpan makanan). Sedangkan sebagai reservoir panas adalah udara luar sekitar kulkas. Usaha luar dilakukan arus listrik pada sistem, menyebabkan kalor yang diambil dari makanan dipindahkan ke udara luar.

Besarnya usaha luar yang diperlukan dalam mesin pendingin adalah :W = Q1 – Q2

Q1 adalah kalor yang diserap dari suhu rendah

Q2 adalah kalor yang diberikan pada suhu tinggi

Prinsip Kerja atau Cara Kerja Kulkas/Lemari Es (Refrigerator)

Hukum Termodinamika dalam Fisika berlaku untuk prinsip kerja lemari es. Sebuah lemari es harus melakukan pekerjaan untuk membalikkan arah normal aliran energi panas. Pekerjaan melibatkan penggunaan energi untuk memindahkan sesuatu, dan untuk melakukan pekerjaan membutuhkan energi. Dalam lemari es, energi biasanya disediakan oleh listrik.

Kunci untuk bagaimana kulkas atau sistem pendingin lainnya bekerja adalah refrigeran. Refrigeran adalah zat seperti Freon yang memiliki titik didih rendah dan perubahan antara bentuk cair dan gas saat melewati kulkas. 

Sebagai cairan, refrigeran menyerap energi panas dari udara dingin di dalam kulkas dan berubah menjadi gas. Sebagai gas, kemudian terjadi transfer energi panas ke udara hangat di luar kulkas dan perubahan bentuk kembali menjadi cairan. Pekerjaan dilakukan dengan lemari es untuk memindahkan refrigeran melalui berbagai komponen kulkas.

Prosesnya adalah: # Pertama: Energi panas ditransfer udara dingin dalam lemari es

untuk menjadi cairan dingin melalui sebuah mesin evavorator. Kemudian referigeran menyerap energi panas sehingga lebih hangat dan berubah bentuk menjadi gas.

# Kedua: Gas yang terbentuk mengalir melalui compressor agar cairan pendingin (refrigeran) memiliki temperatur atau suhu yang lebih tinggi.

# Ketiga: Refrigeran dengan suhu tinggi tersebut kemudian mengalir melalui kondensor, dimana disanalah energi panas ditransfer ke kumparan pendingin kondensor. Sehingga akhirnya refrigeran itu kehilangan energi panasnya dan menjadi dingin kembali serta mengalami kondensasi menjadi cairan.

# Keempat: Cairan Refrigeran masuk ke komponen Ekspansi tempat yang memiliki ruangan untuk menyebarkan cairan tersebut keluar serta menurunkan suhunya lebih rendah.

# Kelima: Cairan dingin refrigeran tersebut kemudian kembali mengali ke evaporator dan siklus kembali diulang.

Hukum Termodinamika Pertama Hukum Termodinamika Pertama :

“Kenaikan energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungannya.”

Arti yang memudahkan untuk dipahami dari bunyi hukum tersebut kurang lebih adalah perubahan energi total dalam suatu sistem yang tertutup adalah sama besar dengan jumlah besarnya kalor yang ditambahkan ke dalam sistem termodinamika dan usaha yang dilakukan di sistem tersebut.

Jika dituliskan dalam bentuk rumus, maka:U = Q + W

dimana : U = perubahan energi dalam Q = perubahan kalor W = perubahan usaha yang dilakukan

Hubungannya dengan Hukum Termodinamika I Penerapan hukum termodinamika pertama ini terjadi pada

banyak peristiwa sehari hari, hanya kita saja yang kurang peka dan akhirnya kurang sadar dengan adanya peristiwa hukum termodinamika pertama ini. Salah satu contohnya adalah pada bunga es di kulkas yang ada dirumah kita masing-masing.

Jika kulkas disebut sebagai sistem dan panas yang ada di luarnya adalah lingkungan. Adanya perubahan suhu dan tekanan di dalam sistem tersebut akan membuat terjadinya hukum termodinamika pertama. Kalor mengalir dari dalam sistem ke luar sistem (lingkungan). Lalu, di dalam kulkas bekerja usaha untuk tetap menyetabilkan keadaan di dalam kulkas. Usaha ini diubah dalam bentuk yang lain, yaitu menjadi bunga es, sehingga suhu es tetap terjaga (dingin) meskipun mesinnya menghasilkan kalor (mengubah dari energi listrik menjadi kalor yang digunakan untuk mendinginkan isi kulkas). Jika usaha nya tidak diubah dalam bentuk bunga es, maka kulkas akan overheat atau kepanasan dan akan cepat rusak.

Koefisien Performansi (CP) menunjukkan tingkat kinerja mesin pendingin.

Koefisien Performansi adalah perbandingan antara kalor yang diserap (Q2) dengan usaha luar (W).

Untuk mesin pendingin ideal, koefisien performansinya adalah:

KOEFISIEN PERFORMANSIMesin Pendingin

21

2

2

QQ

QW

QCP

21

2

QQ

QCP

21

2

TT

TCP

Contoh Soal Contoh 1

Satu kg air pada suhu 100oC berubah seluruhnya menjadi uap air 100oC. Jika kalor laten uap air adalah 2,2 x 10-6J/kg, tentukan kenaikan entropi sistem! Penyelesaian:Untuk mengubah wujud air menjadi uap, sistem menyerap kalor sebesar Q (bertanda positif). Persamaan Q yang berhubungan dengan kalor laten adalah:

Contoh Soal

Contoh 2Sebuah kulkas ideal mempunyai koefisien performansi 5,0. Jika suhu ruang di luar kulkas adalah 27oC, berapa suhu paling rendah di dalam kulkas yang dapat diperoleh ?

Jawab :

So guys, gimana cukup rumit bukan? Teknologi kulkas telah menjadi bagian hidup yang tak terpisahkan dari rumah kita serta makanan yang kita konsumsi. Untuk mempertahankan kesegaran makanan otomatis kulkas menjadi salah satu solusi terbaik. Meskipun perdebatan cairan pendingin atau Refrigerant berupa gas sejenis Freon adalah salah satu gas yang menimbulkan global warming.

Referensi

http://www.gomuda.com/2013/07/bagaimana-cara-kerja-kulkas-refrigerator.html (diakses 25 November 2013 pukul 17.06 WIB)

http://vie-c.blogspot.com/2012/01/hukum-ii-termodinamika.html (diakses 25 November 2013 pukul 17.10 WIB)

http://gomadnur.blogspot.com/2009/03/hukum-termodinamika.html (diakses 25 November 2013 pukul 17.14 WIB)

http://www.crayonpedia.org/mw/TERMODINAMIKA_11.2 (diakses 25 November 2013 pukul 17.20 WIB)

http://alfinurjannah.wordpress.com/2012/04/30/termodinamika-hukum-ii-tugas-berkala/ (diakses 25 November 2013 pukul 17.27 WIB)

http://aalfiyahya13.blogspot.com/2012/07/contoh-esai-hk-termodinamika-pertama.html (diakses 25 November 2013 pukul 19.18 WIB)

http://s3.amazonaws.com/ppt-download/termodinamika-autosaved-1318942865-phpapp01-111018080441-phpapp01.docx?response-content-disposition=attachment&Signature=AGJhZzeMcufG4NW3HA7Icpck7gM%3D&Expires=1385276291&AWSAccessKeyId=AKIAIW74DRRRQSO4NIKA (diakses 25 November 2013 pukul 19.26 WIB)

http://www.slideshare.net/purnomodrs/termodinamika-15834797 (diakses 25 November 2013 pukul 20.03 WIB)

THE END

Thank You :D