BAB I PENDAHULUAN 1.1 Lata r Belakan g Hukum termodinamika I yang menyatakan bah wa ene rg i tid ak dap atdiciptakandan dimus nahkan tet api han ya dapat diu bah dari sat u ben tuk ke bentukyang lain . Prinsip tersebut juga di kenal dengan istilah konservasi energi, yang berlaku untuk sistem tertutup dan terbuka. Dalam kasus secangkir kopi panas ditaruh dalam suatu ruangan, maka akan deng an sendiri nya kopi ters ebut aka n menjadi dingin, hukum termodinamik a pertama telah terpenuhi karena energi yang dilepaskan kopi sebanding dengan energi yang diterima oleh lingkunga n. Te tapi jika dibalik secangkir kopi menjadi panas d alam sebu ah ruang an yang dingin, kit a tahu bahwa hal tersebut tidak aka n terjadi. Atau kita ambil contoh lain, seperti tahanan panas memanaskan sebuah ruangan, jika dibalik, kita memberikan panas pada ruangan, maka tidak mungkin arus akan mengalir dengan arah terbalik dan menghasilkan energi yang sama dengan energi yang dihasilkan listrik sebelumnya. Dari contoh diatas jelas bahwa proses berjalan dalam suatu arah tertentu tidak sebaliknya. Suatu proses yang telah memenuhi hukum termo I, belum tentu dapat ber lan gsung. Di per lukan sua tu pri nsi p selai n huk um termo I unt ukmenyatakan bahwa suatu proses dapat berlangsung, yang dikenal dengan hukum termo II. Atau dengan kata lain suatu proses dapat berlangsung jika memenuhi hukum termo I dan termo II. egunaan hukum termo II tidak terbatas hanya pada mengiden!ikasi arah dari suatu proses, teta pi juga bisa untuk mengeta hui kual itas energ i "hukum I berhubungan dengan kuantitas energi dan perubahan bentuk e nergi# $ menentukan batas toeritis unjuk kerja suatu sistem $ dan memperkirakan kelangsungan reaksi kimia (degree ofcompletion of chemical reaction#. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Reservoir Energi Panas T!e r"al Energ# Reser voirs$ Sebel um me mbaha s me nge nai hukum termo II , per lu di ket ahui ist il ah reser %oi r ener gi pan as (Thermal Ener gy Reservo ir) ata u lebi h umum dise but dengan reser%oir. &eser%oir mempunyai pengertian adalah suatu benda'(at yang mempunyai kapasitas energi panas "massa ) panas jenis# yang besar. Artinya reser%oir dapat menyerap' menyuplai sejumlah panas yang tidak terbatas tanpa mengalami peru baha n temp erat ur . *ontoh dari benda'(a t besa r yang dise but reser%oir adalah samudera, danau dan sungai untuk benda besar berujud air dan atmos!er untuk benda besar berujud udara. Sistem dua+!asa juga dapa t dimodelkan seba gai suat u rese r%oi r, kare na sistem dua+!asa dap at menyera p dan melep ask an pan as tanpa mengalami perubahan temperatu r. Dalam praktek, ukuran sebuah reser%oir menjadi relati!. isalnya, sebuah ruangan dapat disebut sebagai sebuah reser%oir dalam suatu analisa panas yang dilepaskan oleh pesawat tele%isi. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Hukum termodinamika I yang menyatakan bahwa energi tidak dapat
diciptakan dan dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke
bentuk yang lain . Prinsip tersebut juga di kenal dengan istilah konservasi energi,
yang berlaku untuk sistem tertutup dan terbuka.
Dalam kasus secangkir kopi panas ditaruh dalam suatu ruangan, maka akan
dengan sendirinya kopi tersebut akan menjadi dingin, hukum termodinamika
pertama telah terpenuhi karena energi yang dilepaskan kopi sebanding dengan
energi yang diterima oleh lingkungan. Tetapi jika dibalik secangkir kopi menjadi
panas dalam sebuah ruangan yang dingin, kita tahu bahwa hal tersebut tidak akan
terjadi. Atau kita ambil contoh lain, seperti tahanan panas memanaskan sebuahruangan, jika dibalik, kita memberikan panas pada ruangan, maka tidak mungkin
arus akan mengalir dengan arah terbalik dan menghasilkan energi yang sama
dengan energi yang dihasilkan listrik sebelumnya.
Dari contoh diatas jelas bahwa proses berjalan dalam suatu arah tertentu
tidak sebaliknya. Suatu proses yang telah memenuhi hukum termo I, belum tentu
dapat berlangsung. Diperlukan suatu prinsip selain hukum termo I untuk
menyatakan bahwa suatu proses dapat berlangsung, yang dikenal dengan hukum
termo II. Atau dengan kata lain suatu proses dapat berlangsung jika memenuhi
hukum termo I dan termo II.
egunaan hukum termo II tidak terbatas hanya pada mengiden!ikasi arah
dari suatu proses, tetapi juga bisa untuk mengetahui kualitas energi "hukum I
berhubungan dengan kuantitas energi dan perubahan bentuk energi# $ menentukan
batas toeritis unjuk kerja suatu sistem $ dan memperkirakan kelangsungan reaksi
kimia (degree of completion of chemical reaction#.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Reservoir Energi Panas T!er"al Energ# Reservoirs$
Sebelum membahas mengenai hukum termo II, perlu diketahui istilah
reser%oir energi panas (Thermal Energy Reservoir ) atau lebih umum disebut
dengan reser%oir. &eser%oir mempunyai pengertian adalah suatu benda'(at yangmempunyai kapasitas energi panas "massa ) panas jenis# yang besar. Artinya
reser%oir dapat menyerap' menyuplai sejumlah panas yang tidak terbatas tanpa
mengalami perubahan temperatur. *ontoh dari benda'(at besar yang disebut
reser%oir adalah samudera, danau dan sungai untuk benda besar berujud air dan
atmos!er untuk benda besar berujud udara.
Sistem dua+!asa juga dapat dimodelkan sebagai suatu reser%oir, karena
sistem dua+!asa dapat menyerap dan melepaskan panas tanpa mengalami
perubahan temperatur.
Dalam praktek, ukuran sebuah reser%oir menjadi relati!. isalnya, sebuah
ruangan dapat disebut sebagai sebuah reser%oir dalam suatu analisa panas yang
Dalam peralatan+peralatan praktis, seperti mesin kalor, mesin pendingin dan
pompa kalor umumnya dioperasikan antara sebuah media bertemperatur tinggi
pada temperatur T H dan sebuah media bertemperatur rendah pada temperatur T L.3ntuk sebuah keseragaman dalam mesin kalor, mesin pendingin dan pompa kalor
perlu pende!inisian dua kuantitas -
4H 5 besar perpindahan panas antara peralatan siklus dan media bertemperatur
rendah pada temperatur TH.
46 5 besar perpindahan panas antara peralatan siklus dan media bertemperatur
rendah pada temperatur T6.
Sehingga e!isiensi termal dapat dituliskan sebagai berikut -
ɳ t h=W bersih,out
Q H /.1
Atau
ɳ t h=1−Qout
Q¿ dimana
W bersi h,out =Q¿−Qout /.7
H'k'" Ter"o(ina"ika Ke('a )
Pern#ataan Kelvin*Plank
elihat karakterisitk dari sebuah mesin kalor, maka tidak ada sebuah mesin
kalor yang dapat mengubah semua panas yang diterima dan kemudian
mengubahnya semua menjadi kerja. eterbatasan tersebut kemudian dibuat
sebuah pernyataan oleh el%in+Plank yang berbunyi - 8 Adalah tidak mungkin
untuk sebuah alatmesin yang beroperasi dalam sebuah siklus yang menerima panas dari sebuah reservoir tunggal dan memproduksi se!umlah ker!a bersih".
Pernyataan el%in+Plank "hanya diperuntuk untuk mesin kalor# diatas dapat
juga diartikan sebagai 8tidak ada sebuah mesinalat yang beker!a dalam sebuah
siklus menerima panas dari reservoir bertemperatur tinggi dan mengubah panas
tersebut seluruh men!adi ker!a bersih9. Atau dengan kata lain 8tidak ada sebuah
mesin kalor yang mempunyai efisiensi #$$%9.
2.+ %esin Pen(ingin Dan Po",a Kalor ( Refrigerators And Heat Pumps)
esin pendingin, sama seperti mesin kalor, adalah sebuah alat siklus. :luida
kerjanya disebut dengan refrigerant . Siklus re!rigerasi yang paling banyak
digunakan adalah daur re!rigerasi kompresi+uap yang melibatkan empat
komponen - kompresor, kondensor, katup ekspansi dan e%aporator ";ambar ./#.
Refrigerant memasuki kompresor sebagai sebuah uap dan dikompres ke
tekanan kondensor. Refrigerant meninggalkan kompresor pada temperatur yangrelati! tinggi dan kemudian didinginkan dan mengalami kondensasi dikondensor
yang membuang panasnya ke lingkungan. Refrigerant kemudian memasuki
tabung kapilar dimana tekanan refrigerant turun drastis karena e!ek throttling .
Refrigerant bertemperatur rendah kemudian memasuki e%aporator, dimana
disini re!rigerant menyerap panas dari ruang re!rigerasi dan kemudian refrigerant
kembali memasuki kompresor.
2!isiensi re!rigerator disebut dengan istilah coefficient of performance
"*<P#, dinotasikan dengan *<P& .W bersih,∈¿
COP R=
output yangdiinginkan
input yangdiinginkan =
Q
¿ /.=
Atau
COP R=Q
Q H −Q
= 1
Q H
Q
−1 /.>
Perlu dicatat bahwa harga dari *<P& dapat berharga lebih dari satu, karena
jumlah panas yang diserap dari ruang re!rigerasi dapat lebih besar dari jumlah
input kerja. Hal tersebut kontras dengan e!isiensi termal yang selalu kurang dari
satu. Salah satu alasan penggunaan istilahcoe!!icient o! per!ormance+lebih disukaiuntuk menghindari kerancuan dengan istilah e!isiensi, karena *<P dari mesin
pendingin lebih besar dari satu.
Po",a Kalor Heat Pumps)
Pompa kalor adalah suatu alat yang mentrans!er panas dari media
bertemperatur rendah ke media bertemperatur tinggi. Tujuan dari mesin pendingin
adalah untuk menjaga ruang re!rigerasi tetap dingin dengan meyerap panas dari
ruang tersebut. Tujuan pompa kalor adalah menjaga ruangan tetap bertemperatur
tinggi. Proses pemberian panas ruangan tersebut disertai dengan menyerap panas
dari sumber bertemperatur rendah.W bersih ,∈¿
COP HP=output yangdiinginkan
input yang diinginkan =
Q H
¿/.?
Atau
COP HP=Q H
Q H −Q
= 1
1−Q
Q H
/.@
Perbandingan antara *<P& dan *<PHP adalah sebagai berikut -COP HP=COP R+1