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