Dasar dari hukum kedua
termodinamika terletak pada perbedaan
antara sifat alami energi dalam dan energi mekanik mikroskopik. Hasil percobaan
menyimpulkan bahwa mustahil untuk membuat sebuah mesin kalor yang mengubah panas seluruhnya menjadi kerja
, yaitu mesin dengan
efisiensi termal 100% kemustahilan ini
adalah dasar dari suatu pernyataan Hukum Kedua Termodinamika (second law of thermodynamics) sebagai
berikut :
“ adalah mustahil bagi sebuah sistem manapun untuk
mengalami sebuah proses diamana sistem
menyerap panas dari reservoir pada suhu tunggal dan mengubah panas
seluruhnya menjadi kerja mekanik, dengan sistem berakhir pada keadaan yang sama
seperti keadaan awalnya”
Pada benda yang bergerak, molekul memiliki gerakan
acak , tetapi di atas semua itu terdapat
gerakan terkoordinasi dari setiap molekul pada arah yang sesuai dengan kecepatan benda tersebut. Energi kinetik yang berkaitan
dengan gerakan makroskopik terkoordinasi
adalah apa yang kita sebut sebagi energi kinetik pada benda bergerak. Energi kinetik dan
energi potensial yang berkaitan dengan gerakan acak menghasilkan energi dalam.
“ kalor
mengalir secara alami dari benda yang panas kebenda yang dingin , kalor tidak
akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas”
Perkembangan pernyataan umum hukum kedua termodinamika
sebagian didasarkan pada studi mesin kalor. Namun dalam makalah ini kami
mengkhususkan penerapan fisika pada Air
Conditioner atau sering disingkat dengan (AC),
Air Conditioner (AC)
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 AC
Sistem 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/pendingin
e. 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 :
(Gambar : siklus sistem kerja AC)
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar