ARTIKEL

KONVERSI ENERGI

“Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Kalor (Setrika)”

Dosen Pengampu

MISDIYANTO, ST

DI SUSUN OLEH

SRIWIDYAWATI 10 543 0030

ROHMATUL MAUGHFIROH 10 543 0024

NURHOLIFAH 10 543 0026

ANNA MAULIA TRISNA 10 543 0039

NEYA LIANA 10 543 0040

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS PANCA MARGA PROBOLINGGO

2013

Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Kalor

Perubahan energi listrik menjadi energi kalor dapat diamati pada alat-alat seperti setrika

listrik, kompor listrik, solder, dan teko listrik.

Alat-alat tersebut dapat menghasilkan kalor karena memiliki elemen pemanas. Elemen

pemanas merupakan sejenis hambatan listrik. Ketika

elemen pemanas dialiri arus listrik selama waktu tertentu, maka sebagian arus listrik ini akan

berubah menjadi energi kalor. Adanya energi kalor menyebabkan benda-benda yang

berhubungan dengan konduktor elemen pemanas, seperti pakaian pada setrika listrik, bahan

makanan pada kompor listrik, timah pada solder, dan air pada teko listrik, akan mengalami

kenaikan suhu.

Elemen pemanas biasanya terbuat dari kawat nikrom yang dililitkan pada lempeng

isolator tahan panas, seperti asbes mika. Seluruh bagian lilitan ini ditutupi lagi dengan bahan

isolator yang tahan panas, seperti keramik. Alat-alat listrik tersebut aman untuk disentuh karena

bagian elemen pemanas telah disekat dengan isolator tahan panas. Besarnya kalor yang

dihasilkan elemen pemanas tergantung pada panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis

kawat.

PERPINDAHAN KALOR PADA SETRIKA LISTRIK

Perpindahan kalor sangat banyak penerapannya dalam kehidupan kita sehari-hari. Mulai

dari yang paling sederhana seperti penggunaan setrika, pemanas air, rice cooker dan kulkas

dalam rumah tangga, sampai kepada hal-hal yang lebih kompleks seperti perancangan ketel uap

(boiler) di pabrik-pabrik. Bahkan, salah satu penyebab kehidupan di bumi ini masih ada karena

adanya perpindahan kalor dari matahari ke bumi. Tanpa adanya perpindahan kalor dari matahari,

maka mustahil ada kehidupan di bumi ini.

Secara umum, pengertian kalor adalah sejumlah energi yang berpindah dari suatu sistem ke

lingkungan atau sebaliknya, yang dipengaruhi oleh perbedaan suhu. Kata kalor berasal dari kata

Caloric yang pertama kali diperkenalkan oleh A.L. Lavoisier, seorang ahli kimia dari Perancis.

Kalor merupakan salah satu bentuk energi, maka memiliki satuan yaitu Joule (N.m) atau kalori

(disingkat kal) dan beberapa dimensi lain sebagai satuan dari energi.

Sedangkan perpindahan kalor dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari laju

perpindahan kalor di antara material atau benda karena adanya perbedaan suhu. Setiap kali

terdapat perbedaan suhu dalam material atau di antara material maka perpindahan kalor akan

terjadi. Kalor akan mengalir dari tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang bersuhu rendah.

Mekanisme perpindahan kalor ada tiga macam yaitu perpindahan kalor secara konduksi,

perpindahan kalor secara konveksi, dan perpindahan kalor secara radiasi.

Pada pembahasan bentuk aplikasi perpindahan kalor ini, alat yang digunakan sebagai objek

kajian adalah setrika listrik, suatu alat yang biasa kita jumpai sehari-hari. Dari prinsip kerja

setrika listrik ini akan diulas lebih lanjut ilmu penerapan transfer kalor pada alat sehingga dapat

kita ketahui secara mendalam. Setelah memahami aplikasi perpindahan kalor pada alat, kita akan

lebih tertarik untuk mempelajari ilmu perpindahan kalor secara keseluruhan, tidak hanya terbatas

pada alat yang menjadi contoh kajian tulisan ini. Melalui sebuah contoh kajian yang sederhana,

kita akan lebih mudah menganalisa dan memahami setiap mekanisme yang ada.

DESKRIPSI ALAT SETRIKA

Setrika listrik adalah alat yang digunakan untuk melicinkan atau menghaluskan pakaian

agar terlihat lebih rapi setelah dicuci dan dikeringkan. Terkadang lipatan-lipatan pakaian cukup

sulit dihilangkan akibat dari proses pencucian maupun ketika pakaian diperas, sehingga pakaian

yang sudah dikeringkan akan kusut. Dengan menggunakan setrika, maka lipatan pada pakaian

tersebut dapat dihaluskan secara mudah dan praktis.

Setrika listrik pada dasarnya memanfaatkan perubahan energi dari listrik menjadi panas.

Energi panas itulah yang kemudian kita manfaatkan untuk menghaluskan permukaan pakaian

yang kusut. Akan tetapi, tentunya perubahan energi listrik dalam setrika tidak terjadi begitu saja.

Ada beberapa komponen yang mendukung cara kerja setrika listrik sehingga dapat menghasilkan

panas. Komponen utama pada setrika listik antara lain :

1. Elemen pemanas

Elemen pemanas adalah suatu elemen yang akan menimbulkan panas bila dialiri arus

listrik. Sebenarnya, elemen pemanas listrik hanyalah sebuah resistor listrik yang bekerja pada

prinsip pemanasan Joule, yaitu arus listrik mengalir melalui resistor dan mengubah energi listrik

menjadi panas. Elemen pemanas ini biasanya terdiri dari kawat (wire) yang terbuat dari nichrome

(80% nikel dan 20% krom). Nichrome merupakan bahan yang ideal, karena memiliki resistansi

yang relatif tinggi. Dari keseluruhan lilitan pada elemen pemanas tersebut, kemudian ditutup

dengan isolator untuk mencegah induksi listrik dari elemen menuju alas setrika.

2. Plat dasar (alas/sole plate)

Alas setrika adalah bagian setrika yang akan bersentuhan langsung dengan kain yang

dihaluskan. Alas setrika dibuat dari bahan konduktor antikarat seperti alumunium, stainless steel

atau teflon, agar tidak mudah kotor, lengket dan tidak mengotori kain yang disetrika.

3. Besi pemberat

Pemberat biasanya terbuat dari besi. Sesuai dengan namanya, komponen ini berfungsi

sebagai pemberat pada setrika agar lebih mudah dalam pemakaiannya.

4. Tutup

Penutup atau selungkup setrika dibuat dari bahan isolator untuk mencegah bahaya sengatan

listrik. Disamping itu, penutup juga memiliki sifat antipanas guna mencegah bahaya sentuhan ke

bagian tubuh manusia.

5. Pemegang

Tangkai pemegang setrika terbuat dari bahan isolasi (kayu atau plastik). Ini dimaksudkan apabila

ada kebocoran arus listrik tidak akan membahayakan pemakainya.

6. Kabel penghubung

Kabel daya ini terbuat dari kabel fleksibel dengan inti serabut yang dibungkus dengan bahan

isolasi, menjadikannya tetap lentur sehingga tidak mudah putus dan aman dari bahaya sengatan

listrik.

7. Pengatur On-Off dan panas

Hampir semua setrika listrik dilengkapi dengan pengatur suhu, sehingga tinggi rendahnya suhu

dapat disesuaikan dengan jenis tekstil/kain yang akan disetrika. Pengatur suhu ini biasanya

menggunakan prinsip bimetal.

PRINSIP KERJA DAN PENERAPAN PERPINDAHAN KALOR

Sistim kerja setrika listrik adalah dengan mengubah energi listrik menjadi energi panas.

Perubahan bentuk energi tersebut dihasilkan oleh rangkaian listrik yang memiliki hambatan

cukup besar. Hambatan inilah yang menyebabkan timbulnya panas pada bagian setrika yang

disebut elemen pemanas. Elemen pemanas membangkitkan panas secara bertahap dan setrika

listrik modern sudah dilengkapi dengan komponen yang disebut termostat. Dengan adanya

komponen ini dalam rangkaian setrika listrik, maka panas yang dikehendaki oleh pengguna dapat

diatur dan stabil sehingga tidak menyebabkan timbulnya panas berlebih yang dapat memicu

kebakaran pada elemen.

Arus listrik mengalir dari sumber tegangan menuju lampu, kemudian langsung ke saklar

bimetal. Pada sistim saklar ini, ketika kedua logam tersebut kontak, maka arus akan terus

mengalir menuju elemen pemanas yang terdiri dari lilitan kawat sebagai bentuk resistor. Saklar

yang kontak tersebut menyebabkan rangkaian tertutup dan setrika akan mengalami pemanasan

pada tingkatan tertentu. Ketika panas yang ditentukan telah mengalami keadaan maksimal, maka

secara otomatis termostat pada rangkaian saklar akan bekerja. Rangkaian akan terputus karena

prinsip bimetal tadi menyebabkan salah satu logam mengalami pemuaian dan menyebabkan

saklar terbuka. Akibatnya tidak ada arus yang mengalir serta lampu indikator akan mati. Jadi,

prinsip kerja rangkaian setrika listrik sebenarnya sederhana.

Setelah sejumlah energi panas dibangkitkan oleh elemen pemanas, maka selanjutnya panas

tersebut dialirkan menuju alas setrika. Mekanisme perpindahan kalor tersebut berlangsung secara

konduksi. Konduksi merupakan proses transfer kalor di dalam zat perantara dimana energi panas

berpindah dari molekul satu ke molekul lain hanya dengan jalan getaran termal berkala, tanpa

ada pemindahan massa zat perantara sama sekali (Abdul Jamal dan Tamrin, 1995).

Aliran perpindahan panas yang terjadi pada elemen pemanas kemudian dihubungkan

(kontak) secara langsung dengan alas setrika, sehingga panas merambat pada alas akibat

konduksi. Tidak ada transfer massa pada peristiwa tersebut, hanya saja perpindahan kalor

dibantu dengan pergerakan-pergerakan elektron yang terdapat pada kedua bahan logam tersebut,

yaitu pada elemen maupun alas.