makalah penerapan termodinamika dalam mesin uap (tubagus)
Post on 13-Apr-2016
857 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
PENERAPAN TERMODINAMIKA
DALAM MESIN UAP
diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Dasar I yang
dibimbing oleh Rianita Puspasari, ST.
disusun oleh
Tubagus Maulana Dzikri 1441177003235
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SINGAPERBANGSA KARAWANG
2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan
hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Makalah yang berjudul Penerapan
Termodinamika dalam Mesin Uap. Makalah ini disusun dalam rangka memenuhi
tugas Fisika Dasar I.
Melalui kesempatan yang sangat berharga ini penulis menyampaikan
ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian
Makalah ini, terutama kepada yang terhormat :
1. Rianita Puspasari, ST. Selaku dosen Fisika Dasar I
2. Rekan-rekan program studi Teknik Industri angkatan 2014
3. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu dalam kesempatan
ini, yang telah memberikan bantuan moral dan materil dalam proses
penyelesaian makalah ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan imbalan yang setimpal atas
segala bantuan yang telah diberikan. Serta penulis berharap semoga Makalah ini
dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Karawang, 30 Desember 2014
DAFTAR ISI
COVER ...................................................................................................... i
ABSTRAK ................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR............................................................................... iii
DAFTAR ISI.............................................................................................. iv
DAFTAR GAMBAR................................................................................. v
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................... 11.2 Rumusan Masalah ..................................................................... 21.3 Tujuan Penilitian ....................................................................... 21.4 Manfaat...................................................................................... 2
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Termodinamika ......................................................................... 3
2.2 Sistem dan Lingkungan............................................................. 3
2.3 Hukum-hukum Dasar Termodinamika...................................... 3
2.4 Proses ........................................................................................ 4
2.5 Proses-proses Khusus` ............................................................... 5
2.6 Usaha......................................................................................... 5
2.7 Kapasitas Kalor ......................................................................... 5
2.8 Siklus......................................................................................... 5
2.9 Efisiensi..................................................................................... 6
2.10 Entropi..................................................................................... 6
2.11 Mesin Uap ............................................................................... 6
2.12 Piston....................................................................................... 6
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Penjelasan dan penguraian dari konsep Termodinamika.......... 73.2 Konsep Termodinamika bekerja pada Mesin Uap.................... 14
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan ................................................................................ 16
4.2 Saran.......................................................................................... 17
DAFTAR PUSTAKA................................................................................ vi
DAFTAR GAMBAR
3.1 Gambar Penampang Gas Silinder ........................................................................ 7
3.2 Gambar Ilustrasi Hukum Ke nol Termodinamika ................................................ 8
3.3 Gambar Titik yang Berbeda dalam diagram P-V ................................................. 9
3.4 Gambar Proses Isokhorik .....................................................................................10
3.5 Gambar Proses Isobarik .......................................................................................10
3.6 Gambar Proses Isotermal .....................................................................................11
3.7 Gambar Satu Siklus..............................................................................................11
3.8 Gambar Diagram Kalor........................................................................................13
3.9 Gambar Proses Kerja Mesin Uap berdasarkan Konsep Termodinamika............. 14
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan pesat di bidang teknologi dewasa ini, banyak dipicu
oleh temuan-temuan di bidang sains melalui penelitian, pendidikan dan
pengabdian kepada masyarakat melalui pembelajaran sains. Visi
pendidikan sains yaitu mempersiapkan mahasiswa yang mengerti sains
dan teknologi, untuk memahami dirinya dan lingkungan sekitar melalui
pengembangan keterampilan proses, sikap ilmiah, keterampilan berpikir,
penguasaan konsep sains yang esensial, dan kegiatan teknologi, serta
upaya pengelolaan lingkungan secara bijaksana, sehingga mampu
menumbuhkan sikap pengagungan terhadap Tuhan.
Fisika yang merupakan ilmu pasti atau ilmu sains dapat
mengungkapkan fenomena-fenomena yang terjadi di kehidupan sehari-
hari. Salah satu fenomena yang terjadi di kehidupan sehari-hari di
antaranya adalah Termodinamika.
Termodinamika ini merupakan ilmu yang menghubungkan panas
dengan mekanika. Topik utama yang dibahas adalah pemanfaatan energi
yang dihasilkan akibat adanya proses dalam gas untuk menghasilkan kerja.
Mesin uap yang merupakan contoh nyata dari Termodinamika ini
merupakan mesin yang masuk dalam kategori pesawat kalor, yaitu
peralatan yang menggunakan energi panas menjadi energi mekanis melalui
proses pembakaran. Akan tetapi mesin uap sekarang ini nampaknya sudah
tidak relevan lagi karena sudah banyak mesin-mesin yang lebih efisien.
Maka dari itu, makalah ini dibuat bertujuan untuk membahas
bagaimana konsep ilmu termodinamika itu sendiri dan penerepannya
dalam kehidupan sehari-hari seperti halnya pada mesin uap.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan diatas, maka
permasalahan dapat dirumuskan dan dibatasi sebagai berikut :
a. Bagaimana penjelasan dan penguraian dari konsep
Termodinamika?
b. Bagaimana konsep Termodinamika bekerja pada Mesin Uap?
1.3 Tujuan
a. Untuk menjelaskan dan menguraikan konsep Termodinamika.
b. Untuk menjelaskan konsep Termodinamika bekerja pada Mesin Uap.
1.4 Manfaat
a. Sebagai sumber referensi bagi para akademisi mengenai konsep
Termodinamika dan penerapannya.
b. Sebagai sumber pengetahuan bagi masyarakat luas memahami
Termodinamika dan penerapannya.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Termodinamika
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos yang berarti panas dan
dynamic yang berarti perubahan) adalah fisika energi, panas, kerja, entropi
dan kespontanan proses. 1
Termodinamika mempelajari tentang kalor dan perubahan yang
ditimbulkannya. Kalor dapat diubah menjadi beberapa bentuk energi.
Dalam Termodinamika, kumpulan benda-benda atau apa saja yang diteliti
atau diamati disebut sistem, sedangkan di luar benda-benda itu disebut
lingkungan.2
Topik utama yang dibahas adalah pemanfaatan energi yang
dihasilkan akibat adanya proses dalam gas untuk menghasilkan kerja.
2.2 Sistem dan Lingkungan
Dalam membahas Termodinamika, alam semesta dibagi atas dua
bagian, yaitu sistem dan lingkungan. Sistem adalah bagian yang sedang
kita kaji atau selidiki sedangkan lingkungan adalah semua bagian alam
diluar sistem.3
2.3 Hukum-hukum Dasar Termodinamika
Hukum ke nol Termodinamika menyatakan bahwa dua sistem
dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam
saling setimbang satu dengan lainnya.
1 ht t p://id.wik i pedia.org/w i k i /Termodinamika (diakses 28 Desember 2014)2 Basar Khairul dan Khotimah Siti Nurul.2012.PHYSICS: Bringing Science to Your Life SMA/MA. Jakarta:BumiAksara.3 Abdullah Mikrajuddin. 2007. CATATAN KULIAH : FISIKA DASAR I. Bandung. ITB.
Hukum Pertama Termodinamika terkait dengan kekekalan energi.
Hukum ini menyatakan bahwa kalor yang diserap atau diberikan pada gas
sebagian diubah menjadi usaha atau energi, sebagian lainnya digunakan
untuk mengubah energi dalam gas.4
Hukum Kedua Termodinamika terkait dengan entropi. Tidak ada
bunyi untuk hukum kedua termodinamika yang ada hanyalah pernyataan
kenyataan eksperimental yang dikeluarkan oleh Kelvin-Plank dan
Clausius. Pernyataan Kelvin-Plank : ³Tidak mungkin membuat mesin yang
meyerap kalor dari resevior panas dan mengubah seluruhnya menjadi
kerja´. Pernyataan Clausius: ³Tidak mungkin membuat mesin pendingin
yang menyerap kalor dari resevior bersuhu rendah dan membuang ke
resevior bersuhu tinggi tanpa bantuan kerja dari luar´. 5
Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang
dikemukakan oleh Joseph Black. Bunyi Asas Black adalah sebagai berikut
: ³Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang
suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat
yang suhunya lebih rendah´. 6
2.4 Proses
Proses adalah peristiwa perubahan keadaan gas dari satu keadaan
awal ke satu keadaan akhir. Misalkan mula-mula keadaan gas diungkapkan
oleh varibel-variabel 25, 85, dan 65. Jika selanjutnya nilai variabel tersebut
adalah 26, 86, dan 66, maka dikatakan gas telah melewati suatu proses.7
Proses Adiabatik adalah proses gas dalam ruang tertutup yang
berlangsung tanpa pertukaran panas antara sistem dan lingkungan.8
Proses Diatermik adalah proses dimana kalor dapat berpindah dari
sistem ke lingkungan.
4 Basar Khairul dan Khotimah Siti Nurul.2012.PHYSICS: Bringing Science to Your Life SMA/MA. Jakarta:BumiAksara.5 Abdullah Mikrajuddin. 2007. CATATAN KULIAH : FISIKA DASAR I. Bandung. ITB.6 ht t p://id.wik i pedia.org/w i k i /Termodinamika (diakses 28 Desember 2014)7 Abdullah Mikrajuddin. 2007. CATATAN KULIAH : FISIKA DASAR I. Bandung. ITB.8 Basar Khairul dan Khotimah Siti Nurul.2012.PHYSICS: Bringing Science to Your Life SMA/MA. Jakarta:BumiAksara.
2.5 Proses-Proses Khusus
Suatu gas yang berada dalam ruang tertutup dapat mengalami
beberapa proses Termodinamika.
Proses Isobarik adalah proses gas dalam ruang tertutup yang
mengalami proses dengan tekanan tetap.
Proses Isokhorik proses gas dalam ruang tertutup yang berlangsung
pada volume tetap.
Proses Isotermal adalah proses gas dalam ruang tertutup yang
berlangsung pada suhu tetap.9
2.6 Usaha
Usaha merupakan proses perubahan energi. Dalam konteks fisika,
usaha merupakan gaya yang menghasilkan perpindahan. Usaha tidak
bernilai apabila gaya tidak menghasilkan perpindahan. Dalam
Termodinamika, usaha didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan
lingkungan pada sistem. Usaha yang dilakukan gas (sistem) pada
lingkungan.10
2.7 Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor didefinisikan sebagai kalor yang diserap atau
dilepas per satuan perubahan suhu, atau dengan Q kalor yang diserap atau
dilepas dan T suhu.11
2.8 Siklus
9 Basar Khairul dan Khotimah Siti Nurul.2012.PHYSICS: Bringing Science to Your Life SMA/MA. Jakarta:BumiAksara.10Basar Khairul dan Khotimah Siti Nurul.2012.PHYSICS: Bringing Science to Your Life SMA/MA. Jakarta:BumiAksara.11Abdullah Mikrajuddin. 2007. CATATAN KULIAH : FISIKA DASAR I. Bandung. ITB.
Siklus adalah proses yang berawal dari satu keadaan dan berakhir
kembali di keadaan semula. Jika digambarkan dalam diagram P-V, maka
siklus akan berupa kurva tertutup.12
2.9 Efisiensi
Efisiensi mengukur kemampuan suatu mesin mengubah kalor yang
diserap dari resevior panas menjadi kerja .13
2.10 Entropi
Entropi merupakan besaran Termodinamika yang menyerupai
perubahan setiap keadaan, dari keadaan awal hingga keadaan akhir
sistem.14
2.11 Mesin Uap
Mesin uap adalah mesin yang menggunakan energi panas dalam
uap air dan mengubahnya menjadi energi mekanis. Jika uap berkembang
melalui piston atau turbin akan menyebabkan kerja mekanik.15
2.12 Piston
Piston adalah sumbat geser yang terpasang di dalam sebuah silider
mesin pembakaran dalam silinder. Tujuan piston dalam silinder adalah
Mengubah volume dari isi silinder, perubahan volume bisa diakibatkan
karena piston mendapat tekanan dari isi silinder atau sebaliknya piston
menekan isi silinder. Piston yang menerima tekanan dari fluida dan akan
mengubah tekanan tersebut menjadi gaya (linear). Membuka tutup jalur
aliran atau kombinasi keduanya.16
12Abdullah Mikrajuddin. 2007. CATATAN KULIAH : FISIKA DASAR I. Bandung. ITB.13Abdullah Mikrajuddin. 2007. CATATAN KULIAH : FISIKA DASAR I. Bandung. ITB.14Haryadi Bambang. 2008. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta. CV Teguh Karya.15ht t p://id.wik i pedia.o r g/wik i /Mesin_uap (diakses, 28 Desember 2014) 16id.wikipedia.org/wiki/Torak (diakses, 29 Desember 2014)
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Penjelasan dan penguraian dari konsep Termodinamika
Termodinamika adalah cabang ilmu Fisika yang membahas tentanghubungan antara panas (kalor) dan usaha yang dilakukan oleh kalortersebut. Dalam melakukan pengamatan mengenai aliran energi antarapanas dan usaha ini dikenal dua istilah, yaitu sistem dan lingkungan.
Dalam membahas termodinamika kita akan mengacu pada sistemtertentu. Sistem adalah benda atau sekumpulan benda yang akan diteliti,sedangkan lingkungan adalah semua yang ada di sekitar benda.
Ketika kita bahas proses pemuaian gas dalam silinder maka:a. Sistem adalah gas dalam silinderb. Lingkungan adalah silinder beserta semua bagian alam
dikelilingnya
Ketika kita membahas pemuaian gas dalam silinder dan prosespenyerapan dan pelepasan panas oleh silinder, maka:a. Sistem adalah gas dan silinderb. Lingkungan adalah seluruh bagian alam di luar silinder
Variabel pada Sistem termodinamika gas adalah besaran fisis yangmenerangkan keadaan gas.
Dalam pembahasan termodinamika, besaran yang digunakanadalah besaran makroskopis suatu sistem, yaitu tekanan, suhu, volume,entropi, kalor, usaha, dan energi dalam.
Gambar 3.1 memperlihatkanpenampang gas silinder yang didalamnyaterdapat piston. Piston ini dapat bergerakbebas naik turun. Jika luas piston A dantekanan gas p, maka gas akan mendorongpiston dengan gaya F = p × A. Oleh karenaitu, usaha yang dilakukan gas adalah sebagaiberikut.9 L( H ¿OJika (LL H#, maka 9 LL H# H ¿O.Jika ¿OL
¿Ï
º , maka 9 LL H
¿8=P=Q9LL:8 6 F8;5 .Keterangan:
W: usaha (J)p: tekanan tetap (0/I 6;
Gambar 3. 1
85: volume awal (I 7;86: volume akhir (I 7;
Hukum ke nol termodinamika menyatakan :a. Jika benda A berada dalam keseimbagan panas dengan benda B dan
benda B berada dalam keseimbangan panas dengan benda C.b. Maka, benda A berada dalam keseimbangan panas dengan benda C
Gambar 3. 2 Ilustrasi Hukum ke nol Termodinamika
Peristiwa perubahan keadaan gas dari satu keadaan awal ke satukeadaan akhir dinamakan proses. Misalkan mula-mula keadaan gasdiungkapkan oleh varibel-variabel 25, 85, dan 65. Jika selanjutnya nilaivariabel tersebut adalah 26, 86, dan 66, maka dikatakan gas telah melewatisuatu proses. Berkaitan dengan masalah pertukaran energi ini, beberapaproses dapat diklasifikasikan menjadi Proses Adiabatik, Proses Diatermik.
Proses adiabatik adalah proses perubahan keadaan sistem tanpaadanya pertukaran kalor antara sistem dengan lingkungan. Proses adiabatikterjadi jika sistem terisolasi dengan baik atau proses terjadi dengan sangatcepat sehingga kalor yang mengalir dengan lambat tidak memiliki waktuuntuk mengalir masuk atau keluar sistem. Hubungan antara tekanan danvolume pada proses adiabatik dinyatakan dalam rumusan Poisson
2s8sÛ L 2t 8t
Û
&AJC=JÛPs,U=JC>AO=NJU=:
ÛL%ã
%é
Keterangan :Cp = kapasitas kalor gas pada tekanan konstan,Cv = kapasitas kalor gas pada volume konstan
Kebalikan dengan proses adiabatik adalah proses diatermik. Padaproses ini kalor di ijinkan berpindah dari sistem ke lingkungan dansebaliknya. Proses ini dapat berlangsung jika sistem dan lingkungandibatasi oleh sekat yang mudah dilewati panas.
Dalam termodinamika, keadaan gas maupun proses yang dialamigas lebih sering digambarkan dalam diagram P-V. Diagram ini terdiri darisumbu volume gas arah datar dan sumbu tekanan gas arah vertikal. Satukeadaan yang dimiliki gas diwakili oleh satu titik pada diagram P-V. Titikyang berbeda mengandung informasi tekanan, suhu, atau volume yangberbeda sehingga mewakili keadaan yang berbeda.
Gambar 3. 3 Titik yang berbeda dalam diagram P-V menggambarkan keadaan yang berbeda.
Dengan bantuan diagram P-V dapat membahas beberapa proses
khusus, yang memiliki kurva yang khas pada diagram P-V.
Proses Isokhorik adalah proses yang berlangsung pada volume
tetap. Jika digambarkan pada diagram P-V, kurva proses isokhorik adalah
kurva tegak. Contoh proses ini adalah proses yang berlangsung pada gas
dalam waktu tertutup yang volumenya tidak berubah selama proses
berlangsung.
Gambar 3. 4 Proses Isokhorik : (a) Tekanan mengalami pertambahan, (b) Tekanan mengalamipengurangan.
Proses Isobarik adalah proses yang berlangsung pada tekanan tetap.
Jika di gambarkan pada diagram P-V, kurva proses isobarik adalah kurva
mendatar. Contoh proses ini adalah proses yang berlangsung dalam wadah
yang dilengkapi sebuah piston di bagian atasnya. Piston tersebut dapat
bergerak. Piston tersebut mendapat tekanan dari udara luar (atmosfer)
sehingga nilainya konstan. Dengan demikian, tekanan dalam gas juga
konstan.
Gambar 3. 5 Proses Isobarik : (a) Volume mengalami pertambahan, (b) Volume mengalamipengurangan.
Proses Isotermal adalah proses yang berlangsung pada suhu tetap.
Dengan mengguanakan persamaan gas ideal, 2 LáËÍ
Ï , maka P berbanding
terbalik dengan V. Jika digambarkan pada diagram P-V, kurva proses
isotermal tampak pada gambar 3.6
Gambar 3. 6 Proses Isotermal : Kurva (a), Berlangsung pada suhu yang lebih tinggi daripadakurva (b)
Siklus adalah proses yang berawal dari satu keadaan dan berakhir
kembali di keadaan semula. Jika digambarkan dalam diagram P-V, maka
siklus akan berupa kurva tertutup.
Gambar 3. 7 Proses Satu Siklus
Selama gas mengalami suatu proses maka ada beberapa perisiwa
yang dapat terjadi, seperti:
a. Energi dalam yang dimiliki gas berubah.b. Muncul kerja yang dilakukan oleh gas atau yang dilakukan
oleh lingkungan.c. Ada pertukaran kalor anara gas dan lingkungan.
Peristiwa di atas semuanya berpengaruh pada jumlah energi yangdimiliki gas. Hukum I termodinamika merupakan hukum kekekalan energiyang diterapkan pada sistem termodinamika.
a. Misalkan energi dalam awal gas 75dan energi dalam akhir 76.Maka perubahan energi dalam adalah ¿7L7 6 F7 5
b. Misalkan pada gas dilakukan kerja oleh lingkungan sebesar W.c. Misalkan juga terjadi aliran masuk kalor ke dalam gas sebesar
Q
Karena energi harus kekal maka pertambahan energi dalam gashanya terjadi karena adanya kerja yang dilakukan lingkungan pada gas danadanya aliran masuk kalor ke dalam gas. Secara matematika, pernyataan diatas diungakapkan oleh persamaan ¿7L9E3 . Persamaan inimerupakan ungkapan Hukum I Termodinamika.
Ketika menerapkan hukum I Termodinamika, kita harusmemperhatikan tanda dengan seksama. Perjanjian untuk tanda ¿7, 9 ,3sebagai berikut.
¿7 positif jika energi dalam yang dimiliki gas bertambah.
¿7 negatif jika energi dalam yang dimiliki gas berkurang.
9 positif jika lingkungan melakukan kerja pada gas (sistem).
9 negatif jika gas (sistem) melakukan kerja pada lingkungan.
3 positf jika kalor mengalir masuk dari lingkungan ke gas (sistem).
3 positif jiks kalor mengalir keluar dari gas (sistem) ke lingkungan.
Kapasitas kalor didefinisikan sebagai kalor yang diserap atau
dilepas per satuan perubahan suhu atau %LÊ
¿Í dengan Q kalor yang
diserap atau dilepas dan T suhu.
Telah kita bahas bahwa kalor dapat dimanfaatkan untuk
menghasilkan kerja. Namun, ada batasan tentang cara pemanfaat kalor
tersebut. Batasan tersebut diungkapkan oleh hukum II termodinamika. Ada
dua versi ungkapan hukum II termodinamika, yang ekivalen satu sama
lain. Jika ungkapan pertama benar maka ungkapan kedua benar dan
sebaliknya. Pernyataan Kelvin-POaQcN : ³Tidak mungkin membuat mesin
yang menyerap kalor dari reservoir panas dan mengubah seluruhnya
menjadi kerja´ PeUQ\aWaaQ COaXViXV ³Tidak mungkin membuat mesin
pendingin yang menyerap kalor dari reservoir bersuhu rendah dan
membuang ke reservoLU EHUVXKX WLQJJL WDQSD EDQWXDQ NHUMD GDUL OXDU´
Maka dari dua pernyataan Hukum II Termodinamika yang
ekivalen, yaitu Kelvin-Planck dan Clausius. Namun, kedua pernyataan
tersebut dapat digeneralisasi menjadi satu pernyataan dengan
memperkenalkan terlebih dahulu besaran yang bernama entropi.
Entropi pertama kali diperkenalkan oleh Clausisus tahun 1860.
Menurut Clausius, suatu sistem yang melakukan proses reversibel (dapat
dibalik arahnya) pada suhu konstan disertai penyerapan kalor Q
mengalami perubahan entropi
¿5LÊ
Í dengan ¿5 perubahan entropy, Q kalor yang diserap, dan T
suhu proses.
Efisiensi mengukur kemampuan suatu mesin mengubah kalor yang
diserap dari reservoir panas menjadi kerja. Untuk 35 yang sama, mesin
yang bisa menghasilkan kerja lebih besar dikatakan memiliki efisiensi
lebih tinggi. Oleh karena itu, efisiensi didefinisikan sebagai ÝLÐ
Ê- H
srr¨ .
Garis 35 dan 37 condong ke atas hal ini disebabkan karena saat itu
energi kalor yang diperlukan pada garis 35 adalah untuk menaikan suhu es
mencapai r¹C untuk mengubah wujud es menjadi cair. Juga pada garis 37
kalor yang diperlukan adalah untuk mengubah wujud zat cair menjadi gas
pada suhu srr¹C . Pada saat proses garis 36 dan 38 mendatar, proses 36es
yang berwujud padat mulai mencair berubah menjadi air, demikian pula
garis 38 terjadi perubahan wujud zat cair menjadi gas. Apabila
diperhatikan 36 dan 38 mendatar, hal ini meuunjukan bahwa energi kalor
yang diperlukan saat itu tidak digunakan untuk menaikan suhu zat,
melainkan untuh mengubah wujud zat.
Gambar 3. 8 Diagram Kalor
3.2 Konsep Termodinamika bekerja pada Mesin Uap
Teknologi mesin uap saat ini jarang digunakan, namun tidak
seharusnya kita melupakan begitu saja orang yang menemukan teknologi
mesin uap tersebut, terlebih dengan adanya penemuan mesin uap oleh
James Wattmaka terlahirlah cikal bakal Revolusi Industri.
Mesin Uap (steam engines) masuk dalam kategori pesawat kalor,
yaitu peralatan yang digunakan untuk merubah tenaga termis dari bahan
bakar menjadi tenaga mekanis melalui proses pembakaran. Cara kerja
mesin uap tersebut merupakan terapan dari ilmu termodinamika dimana
Air dalam wadah biasanya dipanaskan pada tekanan yang tinggi. Karena
dipanaskan pada tekanan yang tinggi maka proses pendidihan air terjadi
pada suhu yang tinggi.
Suhu berbanding lurus dengan tekanan. Semakin tinggi suhu uap,
semakin besar tekanan uap. Uap bersuhu tinggi atau uap bertekanan tinggi
tersebut bergerak melewati katup masukan dan memuai terhadap piston.
Gambar 3. 9 Proses kerja Mesin Uap berdasarkan penerapan Termodinamika
Ketika memuai, uap mendorong piston sehingga piston meluncur
ke kanan. Dalam hal ini, sebagian kalor alias panas pada uap berubah
menjadi energi kinetik (uap melakukan kerja terhadap piston).
Pada saat piston bergerak ke kanan, roda yang dihubungkan
dengan piston berputar (1). Setelah melakukan setengah putaran, roda
menekan piston kembali ke posisinya semula (2). Ketika piston bergerak
ke kiri, katup masukan dengan sendirinya tertutup, sebaliknya katup
pembuangan dengan sendirinya terbuka (3).
Uap tersebut dikondensasi oleh kondensor sehingga berubah
menjadi embun (embun = air yang berasal dari uap). Selanjutnya, air
yang ada di dalam kondensor dipompa kembali ke wadah untuk di
didihkan lagi. Demikian seterusnya, Karena prosesnya terjadi secara
berulang-ulang maka piston bergerak ke kanan dan ke kiri secara terus
menerus.
Karena piston bergerak ke kanan dan ke kiri secara terus menerus
maka roda pun berputar secara terus menerus. Putaran roda biasanya
digunakan untuk menggerakan sesuatu.
Apabila diperhatikan cara kerja mesin uap, prinsip kerja mesin uap
bisa dihasilkan apabila kita membiarkan kalor mengalir dari benda atau
tempat bersuhu tinggi menuju benda atau tempat bersuhu rendah. Piston
bergerak kekanan akibat adanya pemuaian uap bersuhu tinggi atau uap
betekanan tinggi.
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan permasalahan dan hasil penelitian di atas,dapat disimpulkan sebagai berikut:a. Termodinamika adalah cabang ilmu Fisika yang membahas
tentang hubungan antara panas (kalor) dan usaha yangdilakukan oleh kalor tersebut.
b. Dalam Termodinamika dikenal istilah Sistem dan Lingkungan.Sistem adalah bagian yang sedang kita kaji atau selidikisedangkan lingkungan adalah semua bagian alam diluar sistem.
c. Hukum-hukm dasar dalam Termodinamika diantaranyaHukum ke nol Termodinamika, Hukum I Termodinamika,Hukum II Termodinamika dan Azaz Black
d. Terdapat Proses dalam Termodinamika pada diagram P-Vdiantaranya Isokhorik, Isobarik, Isotermal, Adiabatik danDiatermik.
e. Dalam termodinamika, usaha didefinisikan sebagai usaha yangdilakukan lingkungan pada sistem. Usaha yang dilakukan gas(sistem) pada lingkungan.
f. Siklus adalah proses yang berawal dari satu keadaan danberakhir kembali di keadaan semula.
g. Kapasitas kalor didefinisikan sebagai kalor yang diserap ataudilepas per satuan perubahan suhu, atau dengan Q kalor yangdiserap atau dilepas dan T suhu
h. Efisiensi mengukur kemampuan suatu mesin mengubah kaloryang diserap dari resevior panas menjadi kerja
i. Mesin uap adalah mesin yang menggunakan energi panasdalam uap air dan mengubahnya menjadi energi mekanis
4.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian di atas, penelitian menyarankan :
a. Karena pembahasan pada Termodinamika termasuk banyakmaka bagi para akademis yang menempuh studi dan membahastentang Termodinamika haruslah belajar dan mendalami materiTermodinamika.
b. Bagi pengajar materi ini dapa disampaikan karena merupakadasar dalam Pembelajaran Fisika.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah Mikrajuddin. 2007. CATATAN KULIAH : FISIKA DASAR I. Bandung.
ITB.
Basar Khairul dan Khotimah Siti Nurul.2012.PHYSICS: Bringing Science to Your
Life SMA/MA. Jakarta:Bumi Aksara.
Haryadi Bambang. 2008. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta. CV Teguh
Karya.
http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_uap http://id.wikipedia.org/wiki/Torak
top related