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

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

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

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

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.

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.

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 :

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

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

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 ( + ).

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.

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.

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

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.

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.

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