TUGASTERMODINAMIKA TAMBANGPENERAPAN TERMODINAMIKA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

OLEH :RANDY YOAN EKSAKTANIM : 12111053

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKANINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2014

I. Latar BelakangTermodinamika pada dasarnya adalah ilmu yang mempelajari karakteristik suatu sistem dan interaksinya dengan lingkungan. Sistem merupakan suatu obyek yang diamati. Karakteristik suatu sistem dapat dilihat dari sifat-sifat termodinamika dari sistem tersebut, seperti temperatur, tekanan, volume, energi dalam, entalpi, dan entropi. Di dalam termodinamika klasik, sifat termodinamika menunjukkan karakteristik makroskopik suatu sistem yang bisa diperoleh tanpa memperhatikan proses-proses yang terjadi sebelumnya (sejarah sistem). Misalnya, nilai temperatur bisa diukur pada suatu saat menggunakan termometer tanpa harus mengetahui proses-proses apa yang sebelumnya terjadi pada suatu sistem. Jika terjadi perubahan pada satu atau lebih sifat termodinamika suatu sistem, berarti telah terjadi proses pada sistem tersebut. Di dalam konsep Termodinamika, terdapat dua cara interaksi antara sistem dan lingkungannya, yaitu perpindahan panas dan kerja. Perpindahan panas dipicu oleh perbedaan temperatur antara sistem dan lingkungannya. Sedangkan kerja disebabkan oleh selain perbedaan temperatur. Kerja bisa disebabkan karena perbedaan tekanan, adanya putaran poros, arus listrik, medan magnet, dsb. Untuk dapat memahami teori termodinamika dengan lebih baik, diperlukan pemahaman tentang prinsip, sifat dan hukum termodinamika, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Banyak penerapan termodinamika dalam kehidupan sehari-hari seperti AC dan beberapa alat keperluan rumah tangga. Contoh lain aplikasi praktis dari termodinamika juga dapat ditemui setiap kali kita mengendarai mobil atau memakai alat-alat elektronik. Dalam hal ini kita memanfaatkan, suatu ilmu yang menjelaskan hubungan antara panas , kerja mekanik, dan aspek-aspek lain dari energi dan perpindahan energi.Selain itu gas dan uap secara alami juga menggunakan aplikasi termodinamika praktis seperti berkaitan dengan pangan dan sistem pengolahan pangan sebagai contoh penggunaan uap air (steam) sebagai media pemanasan. Demikian juga dalam proses evaporasi atau penguapan air dari bahan pangan akan terjadi perubahan fase dari air menjadi uap, dimana sifat-sifat dari fase cair dan fase uap akan berbeda. Prinsip-prinsip sifat gas ini sangat penting diketahui dalam perhitungan-perhitungan termodinamika.

II. DataDalam teori termodinamika klasik, massa dan energi merupakan suatu besaran yang bersifat lestari. Pada sistem massa atur, karena tidak ada aliran massa melewati batas sistem, maka massa di dalam sistem tetap. Sedangkan pada sistem volume atur, kelestarian massa berarti selisih antara jumlah massa yang masuk dan keluar sama dengan perubahan jumlah massa di dalam sistem. Intinya, kelestarian energi adalah bahwa energi tidak bisa tercipta dan tidak bisa musnah begitu saja. Energi di dalam sistem bisa berubah dengan cara perpindahan panas dan/atau kerja.Persamaan kelestarian energi pada sistem massa atur dapat dituliskan sebagai berikut:(1)[perubahan energi di dalam sistem] = [perpindahan panas] [kerja]Persamaan kelestarian energi pada sistem volume atur mengandung unsur aliran massa:(2)Jika sistem volume atur berada dalam kondisi tunak (tidak ada perubahan sifat di dalam sistem terhadap waktu), maka ruas kiri Persamaan (2) menjadi nol.

III. PembahasanDi dalam Termodinamika, semua obyek yang diamati harus bisa dimasukkan ke dalam salah satu dari dua jenis sistem yang dikenal dalam Termodinamika, yakni sistem massa atur atau sistem volume atur.Ciri utama sistem massa atur adalah tidak adanya aliran massa fluida melewati batas sistem. Sedangkan pada volume atur, terdapat aliran massa fluida melewati batas sistem. Sebagai contoh, untuk mengamati karakteristik gas bertekanan tinggi di dalam suatu tabung (dalam kondisi tabung tertutup), maka digunakan sistem massa atur. Misalnya hendak diketahui perubahan tekanan pada gas tersebut jika tabung dipanaskan. Sedangkan untuk menganalisis turbin air, misalnya, tentu digunakan sistem volume atur, karena ada aliran air masuk dan keluar dari turbin air.Bila pada dinding/batas sistem tidak terdapat perpindahan panas, maka sistem disebut dalam keadaan adiabatik (Q=0). Sedangkan bila tidak ada interaksi sama sekali antara sistem dan lingkungannya (sistem massa atur, Q=0, W=0), maka sistem disebut dalam keadaan terisolasi.Dalam penerapannya pada kehidupan sehari-hari, prinsip dari ilmu termodinamika banyak terjadi dialam ini. Bumi yang menerima energi radiasi dari matahari, dimana energi tersebut berubah menjadi bentuk lain seperti angin, gelombang laut dan sebagainya. Tidak terkecuali manusia, prinsip termodinamika berupa konversi energi sangat kompleks terjadi di dalam diri manusia. Mulai dari bahan makanan yang dikonsumsi kemudian berubah menjadi tenaga merupakan konsep termodinamika.Prinsip termodinamika juga digunakan untuk mempermudah manusia dalam bekerja. Didukung dengan teknologi yang semakin berkembang, prinsip termodinamika digunakan dibarbagai dunia industri, automotif, pembangkit listrik dan sebagainya.Hukum termodinamika menyangkut banyak hal dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contoh yang paling sederhana adalah es di dalam gelas yang menyebabkan terjadi pengembunan diluar gelas, padahal terpisahkan oleh medium gelas (glass) yang memisahkan permukaan luar dan permukaan dalam. Proses timbulnya air pada permukaan gelas itu menandakan adanya suatu sistem yang terjadi pada perstiwa ini, sistem yang terjadi adalah bahwa udara yang ada di sekeliling gelas mengandung uap air. Ketika gelas diisi es, gelas menjadi dingin. Udara yang bersentuhan dengan gelas dingin ini akan turun suhunya. Uap air yang ada di udara pun ikut mendingin. Jika suhunya sudah cukup dingin, uap air ini akan mengembun membentuk tetes-tetes air di bagian luar gelas.Hal ini merupakan peristiwa termodinamika yang sesuai dengan hukum termodinamika yang ke dua yang berbunyi Berikut Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. Dari hukum ini proses yang terjadi didalam gelas merupakan proses penyerapan panas dengan kata lain udara akan berubah menjadi dingin, sementar udara mengandung kadar air yang tinggi pda kelembaban yang tinggi, sehingga ketika udara dingin akan membuatnya mengembun sehingga timbul air pada permukaan luar pada gelas.. Dari contoh es pada gelas diatas merupakan sistem pertukaran secara tertutup karena terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan menggunakan media pembatas rigid (tidak boleh mempertukarkan kerja) dengan mempertukarkan panas melalui medium gelas.Penerapan lain dalam kehidupan sehari-hari yang akan saya bahas kali ini adalah pada AC (air conditioner). Air Conditioner (AC) alias Pengkondision Udara merupakan seperangkat alat yang mampu mengkondisikan ruangan yang kita inginkan, terutama mengkondisikan ruangan menjadi lebih rendah suhunya dibanding suhu lingkungan sekitarnya. Filter (penyaring) tambahan digunakan untuk menghilangkan polutan dari udara. AC yang digunakan dalam sebuah gedung biasanya menggunakan AC sentral. Selain itu, jenis AC lainnya yang umum adalah AC ruangan yang terpasang di sebuah jendela. Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon, yang mengalir dalam sistem, menjadi cair dan melepaskan panas saat dipompa (diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area. Sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada jendela luar.Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostat mengontrol motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.

B Mekanisme ACSistem kerja AC terdiri dari bagian yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan tekanan supaya penguapan dan penyerapan panas dapat berlangsung.Bagian-bagian AC adalah:a. Kompresor :Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.b. Kondensor :adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi. Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.c. Orifice Tube : di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang juga katup ekspansi.d. Katup ekspansi : merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingine. Evaporator/pendingin : refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.

Jadi, cara kerja sistem AC dapat diuraikan sebagai berkut :Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser.Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan. Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-pipa evaporator.Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaposrator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi sangat turun. Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser.Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada didalam substansi yang akan didinginkan. Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan maka entalpi, substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan.Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan.1. Pendapat

2. Analisis

IV. Kesimpulan

V. Daftar Pustaka1. http://blogs.itb.ac.id/indartono/termodinamika-teknik-i/ (diakses pada 29 April 2014 pukul 22.00)2. http://thatymandar.blogspot.com/2013/07/penerapan-hukum-2-termodinamika-dalam.html (diakses pada 29 April 2014 pukul 22.00)3. http://www.slideshare.net/intandwisari3/makalah-termodinamika (diakses pada tanggal 29 April 2014 pukul 22.00 WIB)