aplikasi thermodinamika
DESCRIPTION
Aplikasi ThermodinamikaTRANSCRIPT
![Page 1: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/1.jpg)
TUGAS THERMODINAMIKA
PENERAPAN THERMODINAMIKA PADA ALAT
PENGERING PAKAIAN
Oleh :
Wisnu Dimas Sasongko
NIM : K2513071
Dosen Pengampu :
Danar Susilo Wijayanto S.T.,M.Eng
Artikel Ilmiah Ini Disusun Untuk Memenuhi Tugas
Mata Kuliah Thermodinamika
PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
![Page 2: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/2.jpg)
ii
ABSTRAK
Dalam kehidupan sehari-hari kita sebagai manusia pasti melakukan sebuah
aktivitas, yang aktivitas itu dibantu atau dengan peralatan penunjang. Seperti alat
pengering pakaian, alat pendingin dan banyak lagi. Dari hal tersebut sebenarnya
banyak ilmu pegetahuan yang bisa digali dari peralatan yang mudah dijumpai dalam
kehidupan sehari-hari tersebut. Salah satunya ilmu Thermodinamika, dan dengan
disusunnya artikel ilmiah ini semoga dapat menambah wawasan pembaca tentang
Ilmu Thermodinamika.
kata kunci : alat pengering pakaian, thermodinamika, aplikasi thermodinamika
![Page 3: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/3.jpg)
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat,
rahmat, taufik dan hidayah-Nya, penyusun dapat menyelsaikan tugas artikel ilmiah
yang termasuk dalam tugas mata kuliah Thermodinamika. Adapun judul artikel
ilmiah yang kami susun adalah “PENERAPAN THERMODINAMIKA PADA
ALAT PENGERING PAKAIAN”. Kenapa kami mengambil judul tersebut, karena
kami mencari sesuatu yang sederhana, sesuatu yang mudah dijumpai dalam
kehidupan sehari-hari. Dengan itu, cara untuk pemahaman tentang prinsip
Thermodinamika yang ada di kehidupan sehari-hari dapat lebih bisa dipahami oleh
pembaca. Semoga artikel ilmiah ini berguna.
Surakarta, Februari 2014
Penyusun
![Page 4: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/4.jpg)
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................... i
ABSTRAK ................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ................................................................................. iii
DAFTAR ISI ................................................................................................ iv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
A. Latar Belakang ................................................................................. 1
B. Rumusan Masalah............................................................................. 1
C. Tujuan .............................................................................................. 1
D. Manfaat ............................................................................................ 2
E. Metode Ilmiah .................................................................................. 2
BAB II PEMBAHASAN ............................................................................. 3
A. Thermodinamika ............................................................................... 3
B. Hukum Thermodinamika .................................................................. 3
1. Hukum Awal (Zeroth Law) Thermodinamika ............................ 3
2. Hukum Pertama Thermodinamika .............................................. 4-5
3. Hukum Kedua Thermodinamika ................................................. 6
4. Hukum Ketiga Thermodinamika ................................................ 7
C. Aplikasi Thermodinamika Dalam Kehidupan Sehari-Hari ............... 8-10
D. BAB III PENUTUP .......................................................................... 11
A. Kesimpulan ....................................................................................... 11
B. Saran ................................................................................................. 11
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 12
![Page 5: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/5.jpg)
v
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam pembelajaran sering dijumpai peserta didik yang kurang paham akan
pelajara yang disampaikan. Salah satunya tentang Ilmu bidang Thermodinamika
khususnya, yang mempunyai kaidah/patokan yang perlu pemahaman lebih, karena
begitu banyaknya cabang ilmu yang harus dipahami. Maka dengan disusunnya
artikel ilmiah ini pembaca bisa lebih paham tentang Thermodinamika yang diulas
dengan contoh sederhana yang banyak dijumpai di kehidupan sehari-hari, seperti
contoh pada Alat pengering pakaian,Lemari pendingin,dan yang lain.
B. Rumusan Masalah
Seperti yang telah dipaparkan dalam latar belakang masalah tersebut adalah
kurangnya media yang menarik untuk pemahaman yang lebih mendalam tentang
ilmu Thermodinamika.
C. Tujuan
1. Untuk memaparkan tentang aplikasi thermodinamika dalam kehidupan
sehari-hari.
![Page 6: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/6.jpg)
vi
2. Sebagai referensi tentang ilmu Thermodinamika yang terdapat dalam
kehidupan sehari-hari.
3. Untuk memenuhi tugas mata kuliah Thermodinamika.
D. Manfaat
1. Pembaca paham tantang aplikasi Ilmu Thermodinamika yang terjadi dalam
kehidupan sehari-hari.
2. Sebagai bahan referensi pembaca tentang Ilmu Thermodinamika.
E. Metode Ilmiah
Dalam penyusunan artikel ini kami menggunakan Metode Fenomenologis
yang berdasar dari pengalaman dalam kehidupan sehari-hari dan dari referensi yang
lain.
![Page 7: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/7.jpg)
vii
BAB II
PEMBAHASAN
A. Thermodinamika
Thermodinamika adalah sebuah cabang ilmu fisika yang berisi tentang
hubungan antara panas, kerja mekanik,dan aspek yang lain dari energi dan
perpindahan energi (Young & Freedman, 2002). Kata Thermodinamka sendiri
berasal dari kata yang berarti kalor dan dynamics yang berarti kakas atau gaya. Jadi
bisa disimpulkan kata Thermodinamika sendiri mempunyai arti kemampuan panas
dari benda yang menghasilkan usaha.
B. Hukum Thermodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem thermodinamika,
yaitu :
1. Hukum Awal (Zeroth Law) Thermodinamika
Berisi bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga,
maka ketiganya dapat saling setimbang satu dengan lainnya. Hal ini
dikarenakan kalor yang terdapat pada sistem berupa partikel yang bervibrasi,
partikel tersebut berpindah dan mengalirkan energinya ke partikel
disebelahnya. Contohnya seperti ini :
![Page 8: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/8.jpg)
viii
Ada 3 buah benda, bernama 1,2,3 dengan kondisi yang tidak sama. Tapi setelah
ketiga benda tersebut bersentuhan akan terjadi kesetimbangan, atau bisa
disebut benda 1=2=3.
2. Hukum Pertama Thermodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan
perubahan energi dalam dari suatu sistem thermodinamika tertutup sama
dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja
yang dilakukan terhadap sistem.
Hukum pertama ini juga menyatakan bahwa energi suatu sistem yang
terisolasi adalah konstan. Aliran kalor atau kerja (usaha) yang dialami oleh
suatu sistem dapat menyebabkan sistem tersebut memperoleh atau kehilangan
energi, tetapi secara keseluruhan energi itu tidak ada yang hilang, energi
tersebut hanya mengalami perubahan.
Berdasarkan hukum kekekalan energi tersebut, hukum I thermodinamika
dirumuskan sebagai berikut:
Untuk setiap proses, apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem
melakukan usaha W, maka selisih energi, Q – W, sama dengan perubahan
energi dalam ∆U dari sistem :
∆U = U2 – U1 = Q –W atau Q = ∆U + W
![Page 9: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/9.jpg)
ix
Perjanjian tanda untuk Q dan adalah sebagai berikut :
- Jika sistem melakukan usaha, nilai W bertanda positif,
- Jika sistem menerima usaha, nilai W bertanda negatif
∆𝑈 dan ∆𝑄 merupakan fungsi status; nilainya tidak tergantung dari
lintasan spesifik. Fakta penting yaitu dari mana ∆𝑈 dan ∆𝑄 berasal pada
mulanya dan ada dimana sekarang. Istilah-istilah thermodinamika yang umum
meliputi:
Isotermal : temperature adalah konstan, ∆𝑈 = 0
Adiabatik : tak ada perubahan dalam kandunganm kalor, ∆𝑄 = 0
Isobarik : tekanan tetap konstan, ∆𝑃 = 0
Isovolumetrik : volume tetap konstan dan dengan demikian W = 0
![Page 10: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/10.jpg)
x
Dalam suatu proses isothermal, perubahan dalam kandungan kalor sama
dengan usaha yang dilakukan. Dalam suatu proses adiabatik, perubahan dalam
status energi internal sama dengan usaha yang dilakukan. Dalam suatu proses
isovolumetrik, perubahan dalam energi internal sama dengan usaha yang
dilakukan. Dalam suatu proses isovolumetrik perubahan dalam energi internal
sama dengan perubahan dalam kandungan kalor.
3. Hukum kedua Thermodinamika
Hukum kedua thermodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini
menyatakan bahwa total entropi (S)dari suatu sistem thermodinamika terisolasi
cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati
nilai maksimumnya. Perubahan entropi (perubahan dalam jumlah keadaan
yang tidak teratur) disingkat dengan huruf ∆𝑆.
Ingat entropi dari suatu gas > zat cair > zat padat, atau keadaan yang kacau
dalam kehidupan sehari-hari yang tidak pernah tampak menurun.
Hukum kedua memungkinkan terjadinya hal sebagai berikut:
1. ∆𝑆 > 0, yang melukiskan proses-proses spontan dan tidak dapat
kembali (irreversible) yang terjadi di alam ( misalnya, bola yang mula-
mula diam,berrgulir menuruni lereng bukit yang curam ke arah pusat
grativasi; sekelompok semut menyebar di seluruh tempat; kalor mengalir
dari sesuatu yang lebih panas ke sesuatu yang lebih dingin). Dalam kasus-
kasus ini ∆𝑆 adalah positif ( + ).
![Page 11: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/11.jpg)
xi
2. ∆𝑆 = 0, yang menyatakan bahwa keadaan yang kacau (disorder)
tidak berubah sekarang, tetapi akan berubah dengan segera. Proses-proses
seperti ini dapat kembali (reversible), sebab setiap waktu dapat menjadi
spontan dan irreversible:
(misalnya, sebuah bola yang diam pada puncak gunung yang seterusnya
tinggal diam hingga “suatu fenomena alam” seperti angin rebut atau
gempa bumi menyebabkan bola bergulir).
Hubungan yang terdapat diantara kandungan kalor (Q), entropi (S),
dan energi gas pada suatu sistem (G) : ∆𝐺 = ∆𝑄 − 𝑇∆𝑆. Jika suatu proses
spontan (∆𝑆+) terjadi dalam suatu sistem tertutup ((∆𝑄 = 0), maka
energi bebas dari sistem tersebut (∆𝐺) pasti (-). oleh sebab itu, ∆𝐺 adalah
negatif dan ∆𝑆 adalah positif, jika suatu proses berlangsung secara
spontan.
4. Hukum ketiga Thermodinamika
Hukum ketiga thermodinamika terkait dengan temperatur nol absolut.
Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol
absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai
minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal
sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
![Page 12: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/12.jpg)
xii
C. Aplikasi Thermodinamika dalam kehidupan sehari-hari
Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali ditemui kejadian yang
mempunyai prinsip Thermodinamika. Mulai dari cahaya matahari yang sampai ke
Bumi, dan di Bumi energi tersebut dikonversi menjadi energi-energi yang lain.
Selain itu Thermodinamika juga berperan dalam perkembangan teknologi di
kehidupan. Seperti dulu memasak dengan bahan bakar kayu, sekarang
menggunakan listrik,dll.
Salah satu contoh penerapan Thermodinamika dalam kehidupan sehari-hari
adalah Alat pengering pakaian. Dulu atau mungkin sekarang sebagian orang
mengeringkan pakaian masih dengan menjemurnya dibawah sinar matahari. Akan
tetapi cara tersebut memakan waktu yang banyak, dan harus didukung cuaca yang
terik selain itu pakaian juga mudah bau dan pudar warnanya, karena terlalu lama
dijemur, lalu apabila cuaca mendung/sedang hujan pengeringan pakaian akan
terhambat. Dari cara tersebut yang tidak efisien maka muncul inovasi alt pengering
pakaian yang murah,mudah,dan lebih efisien. Efisien disini meliputi efisien
waktu,tempat,dan biaya.
![Page 13: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/13.jpg)
xiii
Skema Pengering pakaian
Jadi kerja dari alat tersebut adalah, udara masuk lewat blower yang
dihembusakan melewati pemanas, otomatis udara yang masuk akan bersuhu tinggi
setelah melewati pemanas lalu dilanjutkan udara yang bersuhu tinggi tersebut akan
masuk kedalam almari yang didalamnya terdapat pakaian basah. Karena udara
panas akan masuk terus menerus sampai waktu yang telah ditentukan, dibuatlah
lubang fentilasi yang berfungsi untuk keluarnya uap air hasil dari pemanasan
pakaian basah oleh udara yang bersuhu tinggi. Dengan demikian pakaian yang ada
didalam almari akan kering tanpa mengurangi kualitas pakaian yang dikeringkan.
Dari peristiwa diatas, dapat diambil kesimpulan bahwa alat pengering pakaian
yang telah dibahas diwal adalah alat yang mempunyai prinsip Thermodinamika
![Page 14: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/14.jpg)
xiv
Hukum kedua. Dan untuk peristiwa diatas hukum Thermodinamika kedua yang
tepat adalah pernyataan yang dikemukakan oleh Clausius. Pernyataan Clausius
dapat di ungkapkan sebagai berikut :
“Adalah tidak mungkin membuat sebuah alat yang beroperasi dalam sebuah
siklus tanpa adanya efek dari luar untuk mentransfer panas dari media
bertemperatur rendah ke media bertemperatur tinggi”.
Telah diketahui bahwa panas akan berpindah dari media bertemperatur tinggi
ke media bertemperatur rendah. Pernyataan Clausius tidak mengimplikasikan
bahwa membuat sebuah alat siklus yang dapat memindahkan panas dari media
bertemperatur rendah ke media bertemperatur tinggi adalah tidak mungkin dibuat.
Hal tersebut mungkin terjadi asalkan ada efek luar yang dalam kasus tersebut
dilakukan/diwakili oleh pemanas yang dibantu oleh blower. Kedua alat tersebut
mendapat energi dari dari listrik.
![Page 15: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/15.jpg)
xv
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Alat rumah tangga atau alat non rumah tangga yang sering dijumpai dalam
kehidupan sehari-hari, sebagian besar mempunyai prinsip Ilmu
Thermodinamika.
2. Salah satu alat yang mempunyai prinsip Ilmu Thermodnamika adalah Alat
Pengering pakaian.
3. Alat pengering pakaian merupakan alat yang mempunyai prinsip hukum
Thermodinamika kedua, seperti pernyataan dari Clausius yaitu :
“Adalah tidak mungkin membuat sebuah alat yang beroperasi dalam sebuah
siklus tanpa adanya efek dari luar untuk mentransfer panas dari media
bertemperatur rendah ke media bertemperatur tinggi”.
B. Saran
1. Meningkatkan penerapan dari teori thermodinamika untuk kehidupan sehari-
hari.
2. Memperbanyak pengetahuan tentang thermodinamika.
![Page 16: Aplikasi Thermodinamika](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022013108/563dba08550346aa9aa21b80/html5/thumbnails/16.jpg)
xvi
DAFTAR PUSTAKA
Bresnick, Stephen. 2002. Intisari Fisika. Jakarta. Penerbit Hipokrates
Marpuah,Dwi. 2010. Pembuatan Prototipe Alat Pengering Pakaian Berbasis
Mikrokontroler AT89S51. Surakarta. Universitas Sebelas Maret
Paruntungan, Leo Sahat. 2000. Pengembangan cool - hot box berbasis pompa
kalor thermoelektrik dan heat – pipe. Jakarta. Universitas Indonesia
Sudjito,Saifuddin.B,Agung.S,. 2013. Diktat Termodinamika Dasar. Malang.
Universitas Brawijaya