Solar Cooker

5/8/2018 Solar Cooker - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/solar-cooker-559abf8a231b6 1/8

BAB II

DASAR TEORI

Radiasi atau radiasi thermal ialah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu

benda karena suhunya.

(J.P. HOLMAN)

Ada beberap jenis radiasi elektromagnetik,radiasi thermal hanyalah salah satu

diantaranya.Apapun jenis radiasi itu,ia selalu merambat dengan kecepatan cahaya 3 x10

8

m/s.

SIFAT-SIFAT RADIASI

Bila energi radiasi menimpa permukaan suatu bahan,maka sebagian dari radiasi itu

dipantulkan(refleksi), sebagian diserap (absorbsi dan sebagian lagi diteruskan

(transmisi).kebanyakan benda padat tidak meneruskan radiasi thermal sehingga untuk

kebanyakan soal-soal terapan transmisivitas dapat dianggap nol.

Terdapat 2 jenis pantulan radiasi yaitu spekular dan baur(diffuse).

Jika sudut pantul sama dengan sudut datang,maka pantulannya disebut spekular.

Sebalikny,bila suatu berkas yang datang dipantulkan secara seragam kesemua arah maka

pantulannya adalah baur/diffuse.

Konsep benda hitam sebetulnya merupakan suatu idealisasi artinya benda hitam sempurna

tidak ada,setiap permukaan selalu memantulkan betapapun kecilnya.

Radiasi dari permukaan nyata.Dalam beberapa seginya radiasi dari permukaan nyata

berbeda dari radiasi benda hitam.Menurut hukum kirchoff,suatu permukaan nyata selalu

beradiasi lebih sedikit daripada benda hitam yang suhunya sama.Jika pada suatu suhu



tertentu perbandingan daya pancar monokromatik suatu benda terhadap daya panca

monokromatik benda hitam pada panjang gelombang yang sama adalah konstan pada

seluruh spektrum panjang gelombang,maka benda tersebut disebut kelabu.

Faktor bentuk radiasi

F1-2 = Fraksi energi yang meninggalkan permukaan 1 yang mencapai permukaan 2.

F2-1 = Fraksi energi yang meninggalkan permukaan 2 yang mencapai permukaan 1.

Nama lain untuk faktor bentuk radiasi ialah faktor pandangan,faktor sudut dan faktor

konfigurasi

Oleh karena semua permukaan itu hitam,seluruh radiasi yang menimpanya akan diserap

dan pertukaran energi netto adalah:

Q1-2= E b1A1F12- E b2A2F21

PERTUKARAN KALOR ANTARA BENDA TAK HITAM

Perhitungan perpindahan kalor radiasi antara permukaan-permukaan hitam cukup mudah

karena semua energi radiasi yang menimpa permukaan itu diserap.Masalah pokoknya ialah

menentukan faktor bentuk geometri;tetapi apabila faktor itu telah ditentukan,perhitungan

pertukaran kalornya menjadi sangat sederhana.Bila benda itu ialah benda tak hitam,maka

situasinya menjadi lebih pelik karena tidak seluruhnya energi yang jatuh dipermukaan itu

akan diserap ;sebagian lagi akan dipantulkan kembali kepermukaan perpindahan kalor

lainnya,dan sebagian mungkin dipantulkan ke luar sistem itu sama sekali.

Sekarang kita andaikan bahwa semua permukaan yang kita persoalkan dalam analisis kita bersifat baur dan mempunyai suhu seragam.kita definisikan istilah baru:

G= Iradiasi =Total radiasi yang menimpa suatu permukaan persatuan waktu persatuan luas



J=Radiositas=Total radiasi yang meninggalkan suatu permukaan persatuan waktu persatuan

luas.

RADIASI SURYA

Radiasi surya merupakan satu bentuk radiasi thermal yang mempunyai distribusi panjang

gelombang yang khusus.Intensitasnya sangat tergantung dari kondisi atmosfer,saat dalam

tahun dan sudut timpa sinar matahari dipermukaan bumi.Pada batas luar atmosfer.Iradiasi

surya total ialah 1395 W/m2 bilamana bumi berada pada jarak rata-ratanya dari

matahari.Angka ini disebut konstanta surya,dan mungkin akan berubah bila data

experimental yang lebih teliti sudah ada.

Tidak seluruh energi yang disebutkan dalam konstanta surya mencapai permukaan

bumi,karena terdapat absorbsi yang kuat dari karbondioksida dan uap air di

atmosfer.Radiasi surya yang menimpa permukaan bumi yang bergantung dari kadar debu

dan zat pencemar lainnya dalam atmosfer.Energi surya yang maksimum akam mencapai

permukaan bumi bilamana berkas sinar itu langsung menimpa permukaan bumi karena (1)

terdapat bidang pandang yang lebih luas terhadap fluks surya yang datang dan (2) berkas

sinar surya menempuh jarak yang lebih pendek di atmosfer sehingga mengalami absorbsi

lebih sedikit daripada jika sudut timpanya miring terhadap normal.

Jika semua bahan menunjukkan tingkah laku benda kelabu,analisis radiasi surya tidak akan

merupakan masalah pelik ; akan tetapi karena radiasi solar terkonsentrasi pada panjang

gelombang pendek (berlawanan dengan panjang gelombang yang lebih panjang untuk

kebanyakan radiasi thermal ³dari bumi´),bahan tertentu mungkin menunjukkan sifat

absorbtans dan transmitans yang berbeda untuk kedua jenis radiasi.

Prinsip kerja



Ada berbagai jenis kompor surya. Semuanya menggunakan panas dari dan cahaya matahari

untuk memasak makanan. Beberapa prinsip dasar kompor surya adalah sebagai berikut:

1. Pemusatan cahaya matahari. Beberapa perangkat, biasanya berupa cermin atau

sejenis bahan metal/logam yang memantulkan cahaya, digunakan untuk

memusatkan cahaya dan panas matahari ke arah area memasak yang kecil, membuat

energi lebih terkonsentrasi dan lebih berpotensi menghasilkan panas yang cukup

untuk memasak.

2. Mengubah cahaya menjadi panas. Bagian dalam kompor surya dan panci, dari

bahan apapun asal yang berwarna hitam, dapat meningkatkan efektivitas pengubahan cahaya menjadi panas. Panci berwarna hitam dapat menyerap hampir

semua cahaya matahari dan mengubahnya menjadi panas, secara mendasar

meningkatkan efektivitas kerja kompor surya. Semakin baik kemampuan panci

menghantarkan panas, semakin cepat kompor dan oven bekerja.

3. Memerangkap panas. Upaya mengisolasi udara di dalam kompor dari udara di

luarnya akan menjadi penting. Penggunaan bahan yang keras dan bening seperti

kantong plastik atau tutup panci berbahan kaca memungkinkan cahaya untuk masuk

ke dalam panci. Setelah cahaya terserap dan berubah jadi panas, kantong plastik

atau tutup berbahan gelas akan memerangkap panas di dalamnya seperti efek rumah

kaca. Hal ini memungkinkan kompor untuk mencapai temperatur yang sama ketika

hari dingin dan berangin seperti halnya ketika hari cerah dan panas.

Strategi memanaskan suatu barang dengan menggunakan tenaga matahari menjadi kurang

efektif jika hanya menggunakan salah satu prinsip tersebut di atas. Pada umumnya kompor

surya menggunakan sedikitnya dua cara atau bahkan ketiga prinsip dasar kompor suryauntuk menghasilkan temperatur yang cukup untuk memasak.

Terlepas dari kebutuhan akan adanya cahaya matahari dan kebutuhan untuk menempatkan

kompor surya pada posisi yang tepat sebelum menggunakannya, kompor ini tidak berbeda



jauh dengan kompor konvensional. Namun demikian, salah satu kerugiannya adalah karena

kompor surya umumnya mematangkan makanan pada saat hari panas, ketika orang-orang

cenderung enggan memakan makanan yang panas. Bagaimanapun, penggunaan panci tebal

yang lambat menghantarkan panas (seperti panci dari besi tuang/cor) dapat mengurangi

kecepatan hilangnya panas dan dengan menggabungkannya dengan penggunaan pengisolasi

panas, kompor dapat tetap menghangatkan makanan sampai malam hari.

Penutup kompor biasanya dapat dibuka untuk menempatkan panci ke dalamnya. Kotak

kompor umumnya mempunyai satu atau lebih pemantul cahaya dari bahan kertas

aluminium atau bahan reflektif lainnya untuk memantulkan lebih banyak cahaya ke bagiandalam kotak. Panci pemasak dan bagian dalam bawah kompor sebaiknya berwarna gelap

atau hitam. Dinding bagian dalam kompor harus dapat memantulkan cahaya untuk

mengurangi hilangnya panas dan mengarahkan pantulan cahaya ke arah panci dan dasar

kompor yang berwarna gelap, yang bersentuhan langsung dengan panci.

Kompor berbentuk k otak

Isolasi panas pada bagian dalam kompor berbentuk kotak ini harus mampu menahan panashingga 150 °C tanpa meleleh atau menghasilkan gas. Remasan kertas, wol, sisa kain,

rumput kering, potongan kardus, dan sebagainya dapat digunakan sebagai isolasi panas

pada dinding kompor.

Berhubung umumnya panas lolos melalui penutup kaca/plastik, hanya sedikit bahan isolasi

pada dinding yang dibutuhkan. Bagian tutup yang transparan terbuat dari gelas, yang tahan

lama tapi sulit penggunaannya atau kantong plastik oven tahan panas yang lebih mudah

digunakan, ringan dan murah tapi tidak tahan lama. Jika panci dan/atau bahan bagian dasar

kompor berwarna hitam sulit didapatkan, bisa dengan menggunakan cat semprot hitam

(yang tidak beracun ketika panas), cat tempera hitam (cat berbahan dasar telur), atau jelaga

pada bagian-bagian yang sebaiknya berwarna gelap.



Kompor berbentuk kotal umumnya mencapai temperatur 150 °C. Ini berarti tidak sepanas

oven konvensional, tetapi tetap dapat mematangkan makanan dalam waktu yang lebih

lama. Makanan yang mengandung air tidak akan dapat mencapai panas lebih dari 100 °C,

jadi tidak perlu berusaha mencapai temperatur seperti yang tercantum pada buku masakan

standar. Karena tidak dapat mencapai temperatur yang tinggi, makanan dapat dimasak

sepanjang hari tanpa khawatir menjadi hangus. Namun demikian, memasak dengan kompor

ini sebaiknya dilakukan sebelum tengah hari. Bergantung pada lokasi berdasarkan garis

lintang dan cuaca, makanan dapat dimasak baik pada pagi hari atau siang hari. Kompor

juga dapat digunakan untuk menghangatkan makanan dan minuman serta untuk

mempasturisasi air dan susu.

Kompor berbentuk kotak dapat dibuat sendiri dengan menggunakan bahan seadanya atau

dibuat oleh pabrik untuk dijual. Bentuknya berkisar dari kompor dari kardus kecil, cocok

untuk memasak satu jenis masakan pada saat hari terang hingga kompor dari bahan kayu

dan gelas yang dibangun di bagian rumah yang paling banyak kena sinar matahari.

Meskipun kompor ini ditemukan oleh Horace de Saussure, seorang naturalis Swiss, sejak

tahun 1767, kompor surya baru populer sekitar tahun 1970an. Perangkat masak yang

sederhana dan berguna ini semakin banyak digunakan di berbagai negara di seluruh dunia.

Index terperinci mengenai negara-negara pengguna kompor surya ini dapat ditemukan di

sini. here.

Kompor Panel

Kompor surya berbentuk panel ini sangat murah biayanya, terbuat dari panel yang berkilat

untuk mengarahkan sinar matahari pada panci pemasak yang diselubungi oleh kantong

plastik (tahan panas). Model yang paling umum adalah "CooKit", dikembangkan sejak

tahun 1994 oleh Solar Cookers International. Kompor jenis ini seringkali diproduksi secara

lokal dengan cara menempelkan bahan pemantul cahaya seperti kertas aluminium di atas

kepingan karton/kardus yang dipotong secara khusus. Kompor jenis ini ringan dan dapat



disimpan dengan cara melipatnya. Jika kompor ini dipasang, ukurannya sekitar 1 m x 1.3

m. Di Amerika Serikat, jika menggunakan materi yang dibeli secara grosir, biaya

pembuatannya berkisar USD 5. Namun, "CooKit" juga dapat dibuat dari bahan-bahan

bekas seperti kardus bekas dan kertas aluminium dari bagian dalam kotak rokok.

Kompor "CooKit" merupakan kompor surya yang dapat menghasilkan panas yang rendah

sampai dengan sedang. Kompor ini dengan mudah dapat mencapai temperatur untuk

mempasteurisasikan air atau memasak beras. Pada hari yang cerah, sebuah "CooKit" dapat

mengumpulkan tenaga matahari cukup untuk memasak nasi, daging atau sayuran bagi

keluarga dengan tiga sampai empat orang anak. Keluarga yang lebih besar jumlahnya dapatmenggunakan 2 buah kompor atau lebih.

Untuk menggunakan kompor panel, kita harus melipatnya hingga berbentuk mangkuk.

Makanan ditempatkan dalam panci berwarna gelap dan tertutup rapat. Kemudian panci

dibungkus dengan plastik bening yang diikat atau dijepit erat dan diletakkan di dalam

kompor. Kompor ditempatkan di bawah matahari hingga makanan matang, umumnya

membutuhkan waktu beberapa jam untuk memasak makanan bagi sebuah keluarga. Untuk

mempercepat waktu memasak, panci dapat ditaruh di atas tongkat atau kawat sehingga

udara panas dapat bersirkulasi di bawahnya.

Kantong plastik tahan panas (yang biasa digunakan untuk memanggang dalam oven

konvensional) dapat digunakan kembali selama lebih dari sebulan. Namun demikian,

kantong plastik jenis apapun dapat digunakan asalkan kantong plastiknya tidak langsung

bersentuhan dengan panci yang panas dan menjadi meleleh, misalnya dengan memasang

rak kawat atau tongkat. Fungsi kantong plastik ini adalah untuk memerangkap udara panas

di sekitar panci. Hal ini tidak diperlukan pada hari yang sangat cerah dan tak berangin.

Produk yang mutakhir adalah "HotPot" yang dikembangkan oleh US NGO Solar

Household Energy, Inc. Perangkat masak ini berupa suatu panci gelas besar dengan

penutup gelas dan didalamnya tergantung panci hitam. Rancangan ini mempunyai



kelebihan berupa hasil pemanasan yang sangat merata karena sinar matahari dapat

mencapai seluruh bagian panci selama masa pemasakan. Keuntungan lainnya adalah

penutup panci yang bening memungkinkan kita mengawasi makanan yang dimasak tanpa

membuka penutupnya. "HotPot" merupakan alternatif dari penggunaan kantong plastik

dalam kompor surya berbentuk panel.

Documents

Solar Cooker