D

I

S

U

S

U

N

Oleh :

1. Arni Yunita2. Sri Rahma Aprilianthi3. Susilo Nur Rahmat

A. Bagian-Bagian Pada Kulkas dan Fungsinya

1. Kompresor

Kompresor merupakan bagian terpenting di dalam kulkas . Apabila di

analogikan dengan tubuh manusia, kompresor sama dengan jantung yang

berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh. Begitu juga dengan

kompresor, berfungsi memompa bahan pendingin keseluruh bagian kulkas.

2. Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas

bahan pendingin pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis

kondensor yang banyak digunakan pada teknologi kulkas saat ini adalah

kondensor dengan pendingin udara. Yang digunakan pada sistem refrigrasi

kulkas kecil maupun sedang. Kondensor seperti ini memiliki bentuk yang

sederhana dan tidak memerlukan perawatan khusus. Saat lemari es bekerja

kondensor akan terasa hangat bila dipegang.

3. Filter

Filter (saringan) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa

aliran bahan pendingin setelah melakukan sirkulasi. Sehingga tidak masuk

kedalam kompresor dan pipa kapiler. Selain itu, bahan pendingan yang akan

disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap

kalor lebih maksimal.

4. Evaporator

Evaporator berfungsi menyerap panas dari benda yang di masukkan

kedalam kulkas. Kemudian evaporator menguapkan bahan pendingin untuk

melawan panas dan mendinginkannya. Sesuai fungsinya evaporator adalah

alat penguap bahan pendingin agar efektif dalam menyerap panas dan

menguapkan bahan pendingin, evaporator di buat dari bahan logam anti dan

almunium.

5. Thermostat

Thermostat memiliki banyak sebutan antara lain temperatur kontrol

dan cool control. Apapun sebutannya, thermostat berfungsi mengatur kerja

kompresor secara otomatis bedasarkan batasan suhu pada setiap bagian

kulkas. Thermostat biasanya disebut saklar otomatis yang bekerja

berdasarkan pengaturan suhu. Jika suhu evaperator sesuai dengan pengatur

suhu thermostat, secara otomatis thermostat akan memutuskan listrik ke

kompresor.

6. Heater

Hampir keseluruan kulkas nofrost dan sebagian kecil kulkas defrost

dilengkapi dengan pemanas (heater). Pemanas berfungsi mencairkan bunga

es yang terdapat di evapurator. Selain itu pemanas dapat mencegah

terjadinya penimbunan bunga es pada bagian rak es dan rak penyimpan

buah di bawah rak es.

7. Fan Motor.

Fan motor atau kipas angin berguna untuk menghembuskan angin .

Pada kulkas ada dua jenis fan, yaitu Fan Motor Evaporator, yang berfungsi

menghembuskan udara dingin dari evaporator keseluruh bagian rak (rak es ,

sayur ,dan buah), dan Fan Motor Kondensor yaitu kipas angin ini diletakkan

pada bagian bawah kulkas yang memiliki kondensor yang berukuran kecil.

Kipas angin ini berfungsi mengisap atau mendorong udara melalui

kondensor dan kompresor. Selain itu berfungsi juga untuk mendinginkan

kompresor.

8. Overload Motor Protector

Overload motor protector adalah komponen pengaman yang

letaknya menyatu dengan terminal kompresor. Cara kerjanya serupa dengan

sekering yang dapat menyambung dan memutus arus listrik. Alat ini dapat

melindungi komponen kelistrikan dari kerusakan, akibat arus yang dihasilkan

kompresor melebihi arus acuan normal.

9. Bahan Pendingin (Refrigerant)

Refrigerant adalah zat yang mudah diubah wujudnya dari gas

menjadi cair, ataupun sebaliknya. Jenis bahan pendingin sangat beragam.

Setiap jenis bahan pendingin memiliki karakteristik yang berbeda.

Lampiran

1. Bagian-Bagian Pada Kulkas

Kompresor Kondensor Evaporator

Filter Thermostat Heater

Fan Motor Overload Motor

Protector

B. Cara Kerja Mesin Pendingin

beberapa komponen untuk mengalirkan refrigran yaitu:

1. Kompresor

Merupakan bagian yang paling penting dari mesin pendingin, kompresor

menekan bahan pendingin kesemua bagian dri system. Pada system refrigerasi

kompresor bekerja membuat perbedaan tekanan pada masing – masing bagian.

Karena dengan adanya perbedaan antara sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah,

maka bahan pendingin cair dapat melalui alat pengatur aliran ke

evaporator. Fungsi kompresor sendiri adalah menghisap gas refrigerant dari

evaporator yang bertekanan dan bertemperatur rendah kemudian

memampatkan gas tersebut menjadi gas yang bertekanan dan bertemperatur

yang tinggi.

2. Kondensor

Kondensor adalah alat untuk membuat kondensasibahan pendingin gas dari

kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Untuk penempatanya sendiri,

kondensor ditempatkan diluar ruangan yang sedang didinginkan, agar dapat

membuang panasnya keluar. Kondensor merupakan jaringan pipa yang berfungsi

sebagai pengembunan. Refrigerant yang yang dipompakan dari kompresor akan

mengalami penekanan sehingga mengalir ke pipa kondensor, kemudian

mengalami pengembunan. Dari sini refrigerant yang sudah mengembun dan

menjadi zat cair akan mengalir menuju pipa evaporator.

3. Filter

Filter berfungsi untuk menyaring refrigran agar dalam keadaan bersih saat

melewati expansi, filter hanya sebagai tambahan sehingga boleh ada atau boleh

tidak, letak filer terdapat setelah kondensor.

4. Expansi

Expansi berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigran, expansi terletak setelah

filter.

5. Evaporator

Evaporator merupakan jaringan pipa yang berfungsi sebagai penguapan. Zat cair

yang berasal dari pipa kondensor masuk ke evaporator lalu berubah wujud

menjadi gas dingin karena mengalami penguapan. Selanjutnya udara tersebut

mampu menyerap kondisi yang ada dalam ruangan mesin pendingin. Selanjutnya

gas yang ada dalam evaporator akan mengalir menuju kompresor karena terkena

tenaga hisapan.

6. Akumulator

Akumulator berfungsi sebagai penyaringan gas dari cairan, sehingga refrigran

yang masuk ke dalam kompresor dalam keadaan gas (kompresor dirancang

untuk memompa gas bukan cairan), akumulator hanya sebagai tambahan boleh

ada atau boleh tidak, akumulator terletak setelah evaporator dan sebelum

kompresor.

Lemari Es (Kulkas) adalah suatu unit mesin pendingin di pergunakan dalam

rumah tangga, untuk menyimpan bahan makanan atau minuman. Untuk

menguapkan bahan pendingin di perlukan panas.

Lemari es memanfaatkan sifat ini. Bahan pendingin yang digunakan sudah

menguap pada suhu -200C. panas yang diperlukan untuk penguapan ini diambil

dari ruang pendingin, karena itu suhu dalam ruangan ini akan turun. Penguapan

berlangsung dalam evaporator yang ditempatkan dalam ruang pendingin. Karena

sirkulasi udara, ruang pendingin ini akan menjadi dingin seluruhnya.

Lemari Es merupakan kebalikan mesin kalor. Lemari Es beroperasi untuk

mentransfer kalor keluar dari lingkungan yang sejuk kelingkungn yang hangat.

Dengan melakukan kerja W, kalor diambil dari daerah temperatur rendah

TL (katakanlah, di dalam lemari Es), dan kalor yang jumlahnya lebih besar

dikeluarkan pada temperature tinggi Th (ruangan).

Sistem lemari Es yang khas, motor kompresor memaksa gas pada temperatur

tinggi melalui penukar kalor (kondensor) di dinding luar lemari Es dimana

Qh dikeluarkan dan gas mendingin untuk menjadi cair. Cairan lewat dari daerah

yang bertekanan tinggi , melalui katup, ke tabung tekanan rendah di dinding

dalam lemari es, cairan tersebut menguap pada tekanan yang lebih rendah ini

dan kemudian menyerap kalor (QL) dari bagian dalam lemari es. Fluida kembali

ke kompresor dimana siklus dimulai kembali.

Lemari Es yang sempurna (yang tidak membutuhkan kerja untuk mengambil

kalor dari daerah temperatur rendah ke temperatur tinggi) tidak mungkina ada.

Ini merupakan pernyataan Clausius mengenai hukum Termodinamika kedua.

Kalor tidak mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas. Dengan

demikian tidak aka nada lemari Es yang sempurna.

Koefisien kerja (KK) lemari es didefinisikan sebagai kalor QL yang diambil dari

area dengan temperatur rendah ( di dalam lemari es) dibagi dengan kerja W

yang dilakukan untuk mengeluarkan kalor:

Hal ini masuk akal karena makin banyak kalor QL yang didapat dikeluarkan

dari dalam lemari es untuk sejumlah kerja tertentu , makin baik (makin efisien )

lemari es tersebut. Energi adalah kekal, sehingga dari hukum pertama kita dapat

menuliskan :

W = Qh - QL

Cara Kerja Instalasi Mesin Kulkas

Setelah ke dalam kompresor diisi gas freon , maka gas itu dapat dikeluarkan

kembali dari silinder oleh kompresor untuk diteruskan ke kondensor, setelah itu

menuju saringan, setelah itu menuju ke pipa kapiler dan akan mengalami

penahanan. Adanya penahanan ini akan menimbulkan suatu tekanan di dalam

pipa kondensor. Sebagai akibatnya gas tersebut menjadi cairan di dalam pipa

kondensor. Dari pipa kapiler cairan tersebut terus ke evaporator dan terus

menguap untuk menyerap panas. Setelah menjadi gas terus dihisap lagi ke

kompresor. Demilian siklus kembali terulang.

Jenis Aliran Udara Pendingin

Jenis aliran udara pada lemari es ada 2 macam :

1. Secara alamiah tanpa fan motor, di dalam lemari es udara dingin pada

bagian atas dekat evaporator mempunyai berat jenis lebih besar. Dari

beratnya sendiri udara dingin akan mengalir ke bagian bawah lemari es.

Udara panas pada bagian bawah lemari es karena berat jenisnya lebih kecil

dan di desak oleh udara dingin dari atas, akan mengalir naik ke atas menuju

evaporator. Udara panas oleh evaporator didinginkan menjadi dingin dan

berat lalu mengalir ke bawah lagi. Demikianlah terjadi terus menerus secara

alamiah.

2. Aliran udara di dalam lemari es dengan di tiup oleh fan motor, lemari es

yang memakai fan motor, dapat terjadi sirkulasi udara dingin yang kuat dan

merata ke semua bagian dari lemari es. Udara panas di dalam lemari es

dihisap oleh fan motor lalu dialirkan melalui evaporator. Udara menjadi

dingin dan oleh fan motor di dorong melalui saluran atau cerobong udara, di

bagi merata ke semua bagian dalam lemari es.

Penerapan Hukum II Termodinamika

- Hukum I termodinamika menyatakan bahwa energi adalah kekal, tidak dapat

diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari satu

bentuk ke bentuk lainnya. Berdasarkan teori ini, Anda dapat mengubah energi

kalor ke bentuk lain sesuka Anda asalkan memenuhi hukum kekekalan energi.

Namun, kenyataannya tidak demikian. Energi tidak dapat diubah sekehendak

Anda. Misalnya, Anda menjatuhkan sebuah bola besi dari suatu ketinggian

tertentu. Pada saat bola besi jatuh, energi potensialnya berubah menjadi energi

kinetik. Saat bola besi menumbuk tanah, sebagian besar energi kinetiknya

berubah menjadi energi panas dan sebagian kecil berubah menjadi energi bunyi.

Sekarang, jika prosesnya Anda balik, yaitu bola besi Anda panaskan sehingga

memiliki energi panas sebesar energi panas ketika bola besi menumbuk tanah,

mungkinkah energi ini akan berubah menjadi energi kinetik, dan kemudian

berubah menjadi energi potensial sehingga bola besi dapat naik? Peristiwa ini

tidak mungkin terjadi walau bola besi Anda panaskan sampai meleleh sekalipun.

Hal ini menunjukkan proses perubahan bentuk energi di atas hanya dapat

berlangsung dalam satu arah dan tidak dapat dibalik. Proses yang tidak dapat

dibalik arahnya dinamakan proses irreversibel . Proses yang dapat dibalik arahnya

dinamakan proses reversibel.

Peristiwa di atas mengilhami terbentuknya hukum II termidinamika. Hukum II

termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang

tidak dapat terjadi. Pembatasan ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara,

antara lain, hukum II termodinamika dalam pernyataan aliran kalor: “Kalor

mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan

tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”; hukum II

termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor: “Tidak mungkin

membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata

menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha

luar”; hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi: “Total entropi

semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika

proses ireversibel terjadi”.

Hukum II Termodinamika memberikan batasan-batasan terhadap perubahan energi

yang mungkin terjadi dengan beberapa perumusan.

1. Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, menerima

kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi energi atau

usaha luas (Kelvin Planck).

2. Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus mengambil

kalor dari sebuah reservoir rendah dan memberikan pada reservoir bersuhu

tinggi tanpa memerlukan usaha dari luar (Clausius).

3. Pada proses reversibel, total entropi semesta tidak berubah dan akan

bertambah ketika terjadi proses irreversibel (Clausius).

a. Pengertian Entropi

Dalam menyatakan Hukum Kedua Termodinamika ini, Clausius

memperkenalkan besaran baru yang disebut entropi (S). Entropi adalah besaran

yang menyatakan banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi

usaha. Ketika suatu sistem menyerap sejumlah kalor Q dari reservoir yang

memiliki temperatur mutlak, entropi sistem tersebut akan meningkat dan

entropi reservoirnya akan menurun sehingga perubahan entropi sistem dapat

dinyatakan dengan persamaan

ΔS = Q/T

tersebut berlaku pada sistem yang mengalami siklus reversibel dan besarnya

perubahan entropi (ΔS) hanya bergantung pada keadaan akhir dan keadaan awal

sistem. Ciri proses reversibel adalah perubahan total entropi ( ΔS = 0) baik bagi

sistem maupun lingkungannya. Pada proses irreversibel perubahan entropi

semesta ΔSsemestea > 0 . Proses irreversibel selalu menaikkan entropi semesta.

ΔSsistem + ΔSlingkungan = ΔSseluruhnya > 0

Contoh soal

Gambar di dibawah menunjukkan bahwa 1.200 J kalor mengalir secara

spontan dari reservoir panas bersuhu 600 K ke reservoir dingin bersuhu 300 K.

Tentukanlah jumlah entropi dari sistem tersebut. Anggap tidak ada perubahan

lain yang terjadi.

Jawab

Diketahui Q = 1.200 J, T1 = 600 K, dan T2 = 300 K.

Perubahan entropi reservoir panas:

ΔS1 = Q1/T1 = -1.200J/600K = -2J/K

Perubahan entropi reservoir dingin:

ΔS2 = Q2/T2 = 1.200J/300K = 4J/K

Total perubahan entropi total adalah jumlah aljabar perubahan entropi setiap

reservoir:

ΔSsistem = ΔS1 + ΔS2 = –2 J/K + 4 J/K = +2 J/K

b. Mesin Pendingin

Mesin yang menyerap kalor dari suhu rendah dan mengalirkannya pada

suhu tinggi dinamakan mesin pendingin (refrigerator). Misalnya pendingin

rungan (AC) dan almari es (kulkas). Perhatikan Gambar 9.9! Kalor diserap dari

suhu rendah T2 dan kemudian diberikan pada suhu tinggi T1. Berdasarkan

hukum II termodinamika, kalor yang dilepaskan ke suhu tinggi sama dengan kerja

yang ditambah kalor yang diserap (Q1 = Q2 + W)

Gambar 9.9 Siklus mesin pendingin.

Hasil bagi antara kalor yang masuk (Q1) dengan usaha yang diperlukan (W)

dinamakan koefisien daya guna (performansi) yang diberi simbol Kp. Secara

umum, kulkas dan pendingin ruangan memiliki koefisien daya guna dalam

jangkauan 2 sampai 6. Makin tinggi nilai Kp, makin baik kerja mesin tersebut.

Kp = Q2 /W

Untuk gas ideal berlaku:

Kp = (Q2/Q1-Q2) = (T2/T1-T2)

Keterangan

Kp : koefisien daya guna

Q1 : kalor yang diberikan pada reservoir suhu tinggi (J)

Q2 : kalor yang diserap pada reservoir suhu rendah (J)

W : usaha yang diperlukan (J)

T1 : suhu reservoir suhu tinggi (K)

T2 : suhu reservoir suhu rendah (K)

CARA KERJA KULKAS

Komponen utama dari lemari es adalah kompresor, kondensor, katup

ekpansi,evaporator dan refrigerant. Lemari es bekerja dengan cara

mensirkulasikan refrigerant. Biasanya kondensor terletak dibelakan kulkas dan

bersentuhan dengan udara luar, sedangkan evaporator terletak di dalam yang

akan berfungsi untuk mendinginkan isi kulkas.

Sebelum mempelajari cara kerja lemari es ini lebih baik kita kenali bagian-

bagiannya

Insulation (isolator) merupakan alat untuk menahan panas agar tidak masuk ke

dalam kulkas dan menjaga hawa dingin didalam kulkas tidak keluar

Temperature control berfungsi untuk mengatur berapa derajat kedinginan yang

kita mau

Evaporator fan yaitu kipas yang diletakan di dekat evaporator bertujuan untuk

mensirkulasikan udara dingin

Evaporator coils terletak didalam kulkas, yaitu alat yang digunakan untuk

merubah freon cair menjadi uap dengan cara menyerap panas disekelilingnya

(mendinginkan kulkas)

Compressor alat yang digunakan untuk memompakan freon

Condensor coils berfungsi untuk merubah uap menjadi cairan dengan cara

membuang panas, bagian ini terletak diluar kulkas

Defrost heater berfungsi untuk menghancurkan salju yang ada dalam kulkas, alat

ini memanfaatkan kondensor koil.

Leveling feet berguna untuk menyetel kedataran kulkas

Refrigerant, misalnya freon masuk ke kompresor melalui pipa tembaga dalam

bentuk uap. Dalam kompresor freon di tekan sehingga keluar sudah berbentuk

uap super panas (vapour super heated) dan bertekanan tinggi. Uap bertekanan

ini masuk ke kondensor dan mengkondensasi uap mencadi cairan.

Cairan freon yang bertekanan tinggi ini masuk ke katup ekpansi sehingga

tekanan turun dengan drastis sehingga terjadi flash evaporation seterusnya

masuk ke evaporator untuk dirubah lagi menjadi uap. Untuk merubah nya

menjadi uap evaporator menyerap panas disekelilingnya, karena evaporator

diletakan didalam kulkas maka kulkas pun menjadi dingin.

Untuk garis besar nya berikut urutan kerjanya. Freon masuk kompresor dalam

bentuk uap bertekanan dan temperatur rendah, keluar dalam bentuk uap

bertekanan dan temperatur tinggi kemudian masuk ke kondensor. Dari

kondensor dalam bentuk cairan (temperatur dan tekanan tinggi) ke katup

ekspansi tekanan turun (bentuk uap dan cairan) masuk ke evaporator. Dari

evaporator keluar dalam bentuk uap dan masuk lagi kekompresor. Siklus ini terus

berulang menggunakan prinsip Hukum Termodinamika II yang di kemukakan

oleh Kelvin-Planck dan Rudolf Clausius yang berbunyi: “Kalor mengalir secara

Spontan dari Sumber suhu tinggi ke sumber suhu rendah”. Akan tetapi, tidak

semua kalor yang di pindah semata mata akan menjadi usaha, harus ada sisanya

(sesuai formulasi Kelvin-Planck). Kalor akan mengalir secara spontan dari suhu

tinggi ke suhu rendah. dari aliran kalor ini nantinya akan di peroleh usaha. sesuai

asas kekekalan energi. Namun tidak semua kalor akan diubah ke bentuk usaha

tetapi tetap akan ada hasil buangannya yaitu reservoir suhu rendah.

DAFTAR PUSTAKA

http://allaboutmethod.blogspot.com/2012/08/cara-kerja-kulkas.html

http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xi/penerapan-hukum-ii-

termodinamika/

http://enha-dhiyauralvy.blogspot.com/2012/06/penerapan-hukum-2-termodinamika.html