Upload
sri-rahma-apriliyanthi
View
778
Download
110
Embed Size (px)
Citation preview
D
I
S
U
S
U
N
Oleh :
1. Arni Yunita2. Sri Rahma Aprilianthi3. Susilo Nur Rahmat
A. Bagian-Bagian Pada Kulkas dan Fungsinya
1. Kompresor
Kompresor merupakan bagian terpenting di dalam kulkas . Apabila di
analogikan dengan tubuh manusia, kompresor sama dengan jantung yang
berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh. Begitu juga dengan
kompresor, berfungsi memompa bahan pendingin keseluruh bagian kulkas.
2. Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas
bahan pendingin pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis
kondensor yang banyak digunakan pada teknologi kulkas saat ini adalah
kondensor dengan pendingin udara. Yang digunakan pada sistem refrigrasi
kulkas kecil maupun sedang. Kondensor seperti ini memiliki bentuk yang
sederhana dan tidak memerlukan perawatan khusus. Saat lemari es bekerja
kondensor akan terasa hangat bila dipegang.
3. Filter
Filter (saringan) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa
aliran bahan pendingin setelah melakukan sirkulasi. Sehingga tidak masuk
kedalam kompresor dan pipa kapiler. Selain itu, bahan pendingan yang akan
disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap
kalor lebih maksimal.
4. Evaporator
Evaporator berfungsi menyerap panas dari benda yang di masukkan
kedalam kulkas. Kemudian evaporator menguapkan bahan pendingin untuk
melawan panas dan mendinginkannya. Sesuai fungsinya evaporator adalah
alat penguap bahan pendingin agar efektif dalam menyerap panas dan
menguapkan bahan pendingin, evaporator di buat dari bahan logam anti dan
almunium.
5. Thermostat
Thermostat memiliki banyak sebutan antara lain temperatur kontrol
dan cool control. Apapun sebutannya, thermostat berfungsi mengatur kerja
kompresor secara otomatis bedasarkan batasan suhu pada setiap bagian
kulkas. Thermostat biasanya disebut saklar otomatis yang bekerja
berdasarkan pengaturan suhu. Jika suhu evaperator sesuai dengan pengatur
suhu thermostat, secara otomatis thermostat akan memutuskan listrik ke
kompresor.
6. Heater
Hampir keseluruan kulkas nofrost dan sebagian kecil kulkas defrost
dilengkapi dengan pemanas (heater). Pemanas berfungsi mencairkan bunga
es yang terdapat di evapurator. Selain itu pemanas dapat mencegah
terjadinya penimbunan bunga es pada bagian rak es dan rak penyimpan
buah di bawah rak es.
7. Fan Motor.
Fan motor atau kipas angin berguna untuk menghembuskan angin .
Pada kulkas ada dua jenis fan, yaitu Fan Motor Evaporator, yang berfungsi
menghembuskan udara dingin dari evaporator keseluruh bagian rak (rak es ,
sayur ,dan buah), dan Fan Motor Kondensor yaitu kipas angin ini diletakkan
pada bagian bawah kulkas yang memiliki kondensor yang berukuran kecil.
Kipas angin ini berfungsi mengisap atau mendorong udara melalui
kondensor dan kompresor. Selain itu berfungsi juga untuk mendinginkan
kompresor.
8. Overload Motor Protector
Overload motor protector adalah komponen pengaman yang
letaknya menyatu dengan terminal kompresor. Cara kerjanya serupa dengan
sekering yang dapat menyambung dan memutus arus listrik. Alat ini dapat
melindungi komponen kelistrikan dari kerusakan, akibat arus yang dihasilkan
kompresor melebihi arus acuan normal.
9. Bahan Pendingin (Refrigerant)
Refrigerant adalah zat yang mudah diubah wujudnya dari gas
menjadi cair, ataupun sebaliknya. Jenis bahan pendingin sangat beragam.
Setiap jenis bahan pendingin memiliki karakteristik yang berbeda.
Lampiran
1. Bagian-Bagian Pada Kulkas
Kompresor Kondensor Evaporator
Filter Thermostat Heater
Fan Motor Overload Motor
Protector
B. Cara Kerja Mesin Pendingin
beberapa komponen untuk mengalirkan refrigran yaitu:
1. Kompresor
Merupakan bagian yang paling penting dari mesin pendingin, kompresor
menekan bahan pendingin kesemua bagian dri system. Pada system refrigerasi
kompresor bekerja membuat perbedaan tekanan pada masing – masing bagian.
Karena dengan adanya perbedaan antara sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah,
maka bahan pendingin cair dapat melalui alat pengatur aliran ke
evaporator. Fungsi kompresor sendiri adalah menghisap gas refrigerant dari
evaporator yang bertekanan dan bertemperatur rendah kemudian
memampatkan gas tersebut menjadi gas yang bertekanan dan bertemperatur
yang tinggi.
2. Kondensor
Kondensor adalah alat untuk membuat kondensasibahan pendingin gas dari
kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Untuk penempatanya sendiri,
kondensor ditempatkan diluar ruangan yang sedang didinginkan, agar dapat
membuang panasnya keluar. Kondensor merupakan jaringan pipa yang berfungsi
sebagai pengembunan. Refrigerant yang yang dipompakan dari kompresor akan
mengalami penekanan sehingga mengalir ke pipa kondensor, kemudian
mengalami pengembunan. Dari sini refrigerant yang sudah mengembun dan
menjadi zat cair akan mengalir menuju pipa evaporator.
3. Filter
Filter berfungsi untuk menyaring refrigran agar dalam keadaan bersih saat
melewati expansi, filter hanya sebagai tambahan sehingga boleh ada atau boleh
tidak, letak filer terdapat setelah kondensor.
4. Expansi
Expansi berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigran, expansi terletak setelah
filter.
5. Evaporator
Evaporator merupakan jaringan pipa yang berfungsi sebagai penguapan. Zat cair
yang berasal dari pipa kondensor masuk ke evaporator lalu berubah wujud
menjadi gas dingin karena mengalami penguapan. Selanjutnya udara tersebut
mampu menyerap kondisi yang ada dalam ruangan mesin pendingin. Selanjutnya
gas yang ada dalam evaporator akan mengalir menuju kompresor karena terkena
tenaga hisapan.
6. Akumulator
Akumulator berfungsi sebagai penyaringan gas dari cairan, sehingga refrigran
yang masuk ke dalam kompresor dalam keadaan gas (kompresor dirancang
untuk memompa gas bukan cairan), akumulator hanya sebagai tambahan boleh
ada atau boleh tidak, akumulator terletak setelah evaporator dan sebelum
kompresor.
Lemari Es (Kulkas) adalah suatu unit mesin pendingin di pergunakan dalam
rumah tangga, untuk menyimpan bahan makanan atau minuman. Untuk
menguapkan bahan pendingin di perlukan panas.
Lemari es memanfaatkan sifat ini. Bahan pendingin yang digunakan sudah
menguap pada suhu -200C. panas yang diperlukan untuk penguapan ini diambil
dari ruang pendingin, karena itu suhu dalam ruangan ini akan turun. Penguapan
berlangsung dalam evaporator yang ditempatkan dalam ruang pendingin. Karena
sirkulasi udara, ruang pendingin ini akan menjadi dingin seluruhnya.
Lemari Es merupakan kebalikan mesin kalor. Lemari Es beroperasi untuk
mentransfer kalor keluar dari lingkungan yang sejuk kelingkungn yang hangat.
Dengan melakukan kerja W, kalor diambil dari daerah temperatur rendah
TL (katakanlah, di dalam lemari Es), dan kalor yang jumlahnya lebih besar
dikeluarkan pada temperature tinggi Th (ruangan).
Sistem lemari Es yang khas, motor kompresor memaksa gas pada temperatur
tinggi melalui penukar kalor (kondensor) di dinding luar lemari Es dimana
Qh dikeluarkan dan gas mendingin untuk menjadi cair. Cairan lewat dari daerah
yang bertekanan tinggi , melalui katup, ke tabung tekanan rendah di dinding
dalam lemari es, cairan tersebut menguap pada tekanan yang lebih rendah ini
dan kemudian menyerap kalor (QL) dari bagian dalam lemari es. Fluida kembali
ke kompresor dimana siklus dimulai kembali.
Lemari Es yang sempurna (yang tidak membutuhkan kerja untuk mengambil
kalor dari daerah temperatur rendah ke temperatur tinggi) tidak mungkina ada.
Ini merupakan pernyataan Clausius mengenai hukum Termodinamika kedua.
Kalor tidak mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas. Dengan
demikian tidak aka nada lemari Es yang sempurna.
Koefisien kerja (KK) lemari es didefinisikan sebagai kalor QL yang diambil dari
area dengan temperatur rendah ( di dalam lemari es) dibagi dengan kerja W
yang dilakukan untuk mengeluarkan kalor:
Hal ini masuk akal karena makin banyak kalor QL yang didapat dikeluarkan
dari dalam lemari es untuk sejumlah kerja tertentu , makin baik (makin efisien )
lemari es tersebut. Energi adalah kekal, sehingga dari hukum pertama kita dapat
menuliskan :
W = Qh - QL
Cara Kerja Instalasi Mesin Kulkas
Setelah ke dalam kompresor diisi gas freon , maka gas itu dapat dikeluarkan
kembali dari silinder oleh kompresor untuk diteruskan ke kondensor, setelah itu
menuju saringan, setelah itu menuju ke pipa kapiler dan akan mengalami
penahanan. Adanya penahanan ini akan menimbulkan suatu tekanan di dalam
pipa kondensor. Sebagai akibatnya gas tersebut menjadi cairan di dalam pipa
kondensor. Dari pipa kapiler cairan tersebut terus ke evaporator dan terus
menguap untuk menyerap panas. Setelah menjadi gas terus dihisap lagi ke
kompresor. Demilian siklus kembali terulang.
Jenis Aliran Udara Pendingin
Jenis aliran udara pada lemari es ada 2 macam :
1. Secara alamiah tanpa fan motor, di dalam lemari es udara dingin pada
bagian atas dekat evaporator mempunyai berat jenis lebih besar. Dari
beratnya sendiri udara dingin akan mengalir ke bagian bawah lemari es.
Udara panas pada bagian bawah lemari es karena berat jenisnya lebih kecil
dan di desak oleh udara dingin dari atas, akan mengalir naik ke atas menuju
evaporator. Udara panas oleh evaporator didinginkan menjadi dingin dan
berat lalu mengalir ke bawah lagi. Demikianlah terjadi terus menerus secara
alamiah.
2. Aliran udara di dalam lemari es dengan di tiup oleh fan motor, lemari es
yang memakai fan motor, dapat terjadi sirkulasi udara dingin yang kuat dan
merata ke semua bagian dari lemari es. Udara panas di dalam lemari es
dihisap oleh fan motor lalu dialirkan melalui evaporator. Udara menjadi
dingin dan oleh fan motor di dorong melalui saluran atau cerobong udara, di
bagi merata ke semua bagian dalam lemari es.
Penerapan Hukum II Termodinamika
- Hukum I termodinamika menyatakan bahwa energi adalah kekal, tidak dapat
diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari satu
bentuk ke bentuk lainnya. Berdasarkan teori ini, Anda dapat mengubah energi
kalor ke bentuk lain sesuka Anda asalkan memenuhi hukum kekekalan energi.
Namun, kenyataannya tidak demikian. Energi tidak dapat diubah sekehendak
Anda. Misalnya, Anda menjatuhkan sebuah bola besi dari suatu ketinggian
tertentu. Pada saat bola besi jatuh, energi potensialnya berubah menjadi energi
kinetik. Saat bola besi menumbuk tanah, sebagian besar energi kinetiknya
berubah menjadi energi panas dan sebagian kecil berubah menjadi energi bunyi.
Sekarang, jika prosesnya Anda balik, yaitu bola besi Anda panaskan sehingga
memiliki energi panas sebesar energi panas ketika bola besi menumbuk tanah,
mungkinkah energi ini akan berubah menjadi energi kinetik, dan kemudian
berubah menjadi energi potensial sehingga bola besi dapat naik? Peristiwa ini
tidak mungkin terjadi walau bola besi Anda panaskan sampai meleleh sekalipun.
Hal ini menunjukkan proses perubahan bentuk energi di atas hanya dapat
berlangsung dalam satu arah dan tidak dapat dibalik. Proses yang tidak dapat
dibalik arahnya dinamakan proses irreversibel . Proses yang dapat dibalik arahnya
dinamakan proses reversibel.
Peristiwa di atas mengilhami terbentuknya hukum II termidinamika. Hukum II
termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang
tidak dapat terjadi. Pembatasan ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara,
antara lain, hukum II termodinamika dalam pernyataan aliran kalor: “Kalor
mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan
tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”; hukum II
termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor: “Tidak mungkin
membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata
menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha
luar”; hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi: “Total entropi
semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika
proses ireversibel terjadi”.
Hukum II Termodinamika memberikan batasan-batasan terhadap perubahan energi
yang mungkin terjadi dengan beberapa perumusan.
1. Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, menerima
kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi energi atau
usaha luas (Kelvin Planck).
2. Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus mengambil
kalor dari sebuah reservoir rendah dan memberikan pada reservoir bersuhu
tinggi tanpa memerlukan usaha dari luar (Clausius).
3. Pada proses reversibel, total entropi semesta tidak berubah dan akan
bertambah ketika terjadi proses irreversibel (Clausius).
a. Pengertian Entropi
Dalam menyatakan Hukum Kedua Termodinamika ini, Clausius
memperkenalkan besaran baru yang disebut entropi (S). Entropi adalah besaran
yang menyatakan banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi
usaha. Ketika suatu sistem menyerap sejumlah kalor Q dari reservoir yang
memiliki temperatur mutlak, entropi sistem tersebut akan meningkat dan
entropi reservoirnya akan menurun sehingga perubahan entropi sistem dapat
dinyatakan dengan persamaan
ΔS = Q/T
tersebut berlaku pada sistem yang mengalami siklus reversibel dan besarnya
perubahan entropi (ΔS) hanya bergantung pada keadaan akhir dan keadaan awal
sistem. Ciri proses reversibel adalah perubahan total entropi ( ΔS = 0) baik bagi
sistem maupun lingkungannya. Pada proses irreversibel perubahan entropi
semesta ΔSsemestea > 0 . Proses irreversibel selalu menaikkan entropi semesta.
ΔSsistem + ΔSlingkungan = ΔSseluruhnya > 0
Contoh soal
Gambar di dibawah menunjukkan bahwa 1.200 J kalor mengalir secara
spontan dari reservoir panas bersuhu 600 K ke reservoir dingin bersuhu 300 K.
Tentukanlah jumlah entropi dari sistem tersebut. Anggap tidak ada perubahan
lain yang terjadi.
Jawab
Diketahui Q = 1.200 J, T1 = 600 K, dan T2 = 300 K.
Perubahan entropi reservoir panas:
ΔS1 = Q1/T1 = -1.200J/600K = -2J/K
Perubahan entropi reservoir dingin:
ΔS2 = Q2/T2 = 1.200J/300K = 4J/K
Total perubahan entropi total adalah jumlah aljabar perubahan entropi setiap
reservoir:
ΔSsistem = ΔS1 + ΔS2 = –2 J/K + 4 J/K = +2 J/K
b. Mesin Pendingin
Mesin yang menyerap kalor dari suhu rendah dan mengalirkannya pada
suhu tinggi dinamakan mesin pendingin (refrigerator). Misalnya pendingin
rungan (AC) dan almari es (kulkas). Perhatikan Gambar 9.9! Kalor diserap dari
suhu rendah T2 dan kemudian diberikan pada suhu tinggi T1. Berdasarkan
hukum II termodinamika, kalor yang dilepaskan ke suhu tinggi sama dengan kerja
yang ditambah kalor yang diserap (Q1 = Q2 + W)
Gambar 9.9 Siklus mesin pendingin.
Hasil bagi antara kalor yang masuk (Q1) dengan usaha yang diperlukan (W)
dinamakan koefisien daya guna (performansi) yang diberi simbol Kp. Secara
umum, kulkas dan pendingin ruangan memiliki koefisien daya guna dalam
jangkauan 2 sampai 6. Makin tinggi nilai Kp, makin baik kerja mesin tersebut.
Kp = Q2 /W
Untuk gas ideal berlaku:
Kp = (Q2/Q1-Q2) = (T2/T1-T2)
Keterangan
Kp : koefisien daya guna
Q1 : kalor yang diberikan pada reservoir suhu tinggi (J)
Q2 : kalor yang diserap pada reservoir suhu rendah (J)
W : usaha yang diperlukan (J)
T1 : suhu reservoir suhu tinggi (K)
T2 : suhu reservoir suhu rendah (K)
CARA KERJA KULKAS
Komponen utama dari lemari es adalah kompresor, kondensor, katup
ekpansi,evaporator dan refrigerant. Lemari es bekerja dengan cara
mensirkulasikan refrigerant. Biasanya kondensor terletak dibelakan kulkas dan
bersentuhan dengan udara luar, sedangkan evaporator terletak di dalam yang
akan berfungsi untuk mendinginkan isi kulkas.
Sebelum mempelajari cara kerja lemari es ini lebih baik kita kenali bagian-
bagiannya
Insulation (isolator) merupakan alat untuk menahan panas agar tidak masuk ke
dalam kulkas dan menjaga hawa dingin didalam kulkas tidak keluar
Temperature control berfungsi untuk mengatur berapa derajat kedinginan yang
kita mau
Evaporator fan yaitu kipas yang diletakan di dekat evaporator bertujuan untuk
mensirkulasikan udara dingin
Evaporator coils terletak didalam kulkas, yaitu alat yang digunakan untuk
merubah freon cair menjadi uap dengan cara menyerap panas disekelilingnya
(mendinginkan kulkas)
Compressor alat yang digunakan untuk memompakan freon
Condensor coils berfungsi untuk merubah uap menjadi cairan dengan cara
membuang panas, bagian ini terletak diluar kulkas
Defrost heater berfungsi untuk menghancurkan salju yang ada dalam kulkas, alat
ini memanfaatkan kondensor koil.
Leveling feet berguna untuk menyetel kedataran kulkas
Refrigerant, misalnya freon masuk ke kompresor melalui pipa tembaga dalam
bentuk uap. Dalam kompresor freon di tekan sehingga keluar sudah berbentuk
uap super panas (vapour super heated) dan bertekanan tinggi. Uap bertekanan
ini masuk ke kondensor dan mengkondensasi uap mencadi cairan.
Cairan freon yang bertekanan tinggi ini masuk ke katup ekpansi sehingga
tekanan turun dengan drastis sehingga terjadi flash evaporation seterusnya
masuk ke evaporator untuk dirubah lagi menjadi uap. Untuk merubah nya
menjadi uap evaporator menyerap panas disekelilingnya, karena evaporator
diletakan didalam kulkas maka kulkas pun menjadi dingin.
Untuk garis besar nya berikut urutan kerjanya. Freon masuk kompresor dalam
bentuk uap bertekanan dan temperatur rendah, keluar dalam bentuk uap
bertekanan dan temperatur tinggi kemudian masuk ke kondensor. Dari
kondensor dalam bentuk cairan (temperatur dan tekanan tinggi) ke katup
ekspansi tekanan turun (bentuk uap dan cairan) masuk ke evaporator. Dari
evaporator keluar dalam bentuk uap dan masuk lagi kekompresor. Siklus ini terus
berulang menggunakan prinsip Hukum Termodinamika II yang di kemukakan
oleh Kelvin-Planck dan Rudolf Clausius yang berbunyi: “Kalor mengalir secara
Spontan dari Sumber suhu tinggi ke sumber suhu rendah”. Akan tetapi, tidak
semua kalor yang di pindah semata mata akan menjadi usaha, harus ada sisanya
(sesuai formulasi Kelvin-Planck). Kalor akan mengalir secara spontan dari suhu
tinggi ke suhu rendah. dari aliran kalor ini nantinya akan di peroleh usaha. sesuai
asas kekekalan energi. Namun tidak semua kalor akan diubah ke bentuk usaha
tetapi tetap akan ada hasil buangannya yaitu reservoir suhu rendah.
DAFTAR PUSTAKA
http://allaboutmethod.blogspot.com/2012/08/cara-kerja-kulkas.html
http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xi/penerapan-hukum-ii-
termodinamika/
http://enha-dhiyauralvy.blogspot.com/2012/06/penerapan-hukum-2-termodinamika.html