Praktikum
Pembuatan AC dari Kipas Angin
I.
Tujuan
1.
Untuk mengetahui prinsip
kerja, mekanisme, dan sistem kerja AC
2.
Untuk mengetahui
konsep dasar, sistem, keadaan, dan hukum-hukum dasar pada Termodinamika
II.
Landasan Teori
Mesin pengondisian udara merupakan suatu alat yang
telah dikenal sejak zaman Romawi yang pada awalnya hanya digunakan untuk
menjaga agar makanan tetap dalam keadaan baik dan tahan lama karena pada suhu
yang dingin maka pergerakan dari bakteri akan lebih lambat sehingga proses
pembusukan pada makanan akan jadi lebih lama.
Pada awalnya penduduk dari utara
memutus es dari danau-danau yang membatu yang akan dijual di daerah selatan
pada saat musim panas, tetapi pada saat di daerah utara mengalami penaikan suhu
udara maka mereka berusaha untuk membuat alat agar es itu dapat bertahan dengan
membuat kotak (kulkas) dalam bentuk yang sederhana.
Pada perkembangannya orang tidak
menggunakan mesin pendingin dan untuk pengawetan makanan tetapi untuk
memberikan kenyamanan pada manusia karena dapat membuat suhu tubuh yang stabil
dan dapat memberikan kerja manusia secara optimal karena kenyamanan keadaan
lingkungan yang ada di sekitarnya.
III.
Alat dan Bahan :
Alat
dan bahan yang digunakan dalam pembuatan AC kipas angin ini adalah
1.
Kipas angin.
2.
Copper Tubing / pipa tembaga
3/16″ : beli di perlengkapan AC atau tempat service AC.
harga 10rb – 15rb / meter
harga 10rb – 15rb / meter
3.
Kabel ties secukupnya
4.
Pipa plastik 3/16”
5.
Pompa air kecil aquarium
6.
Tandon air termos es atau pakai sterofom
tempat ikan.
IV.
Cara Kerja :
Langkah-langkah pembuatan :
1.
Menyiapkan kipas angin dan Copper Tubing.
2.
Melilitkan di bagian depan kipas angin atau belakang dengan hati-hati., agar
Copper Tubing / pipa tembaga tidak sampai patah. Mengikat Copper Tubing
menggunakan kabel ties.
3.
Menyambungkan Copper Tubing dengan pipa plastik, dan megencangkannya agar air tidak bocor.
4.
Menghubungkan pipa plastik ke pompa air aquarium.
5.
Mengisikan air es ke termos es.
6.
Memasukan pompa air aquarium ke termos es / sterofom
7.
Menyalakan
kipas angin dan pompa. Menunggu sampai terasa perbedaannya.
V.
Pembahasan
1.
KONDISIONER AIR
Pada umumnya AC maupun
kulkas menggunakan prinsip yang sama yaitu saat cairan menguap diperlukan
adanya kalor. Dalam proses ‘menghilangkan’ panas, sistem AC juga menghilangkan
uap air, guna meningkatkan tingkat kenyamanan orang selama berada di dalam
ruangan tersebut. 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[1], yang mengalir dalam sistem, menjadi cairan 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[2] 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:
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.
Kondensor: 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.
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.
Katup ekspansi
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
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.
C. Sistem kerja AC dapat di uraikan sebagai berikut:
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 evaporator 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 di dalam substansi yang akan
didinginkan.
2.
HUKUM
TERMODINAMIKA
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos
= 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisikaenergi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.
Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika
statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan
wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses
reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika"
biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep
utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses
"super pelan". Proses termodinamika bergantung waktu dipelajari dalam
termodinamika tak setimbang.
Karena termodinamika tidak berhubungan dengan
konsep waktu,
telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum,
dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem
yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang
tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara
mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20
dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.
A.
Konsep Dasar dalam
Termodinamika
Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah
pembagian dunia menjadi system dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari
batasan.Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai
lingkungan.Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau
membentuk beberapa sistem menjadi system yang lebih besar.Biasanya sistem dapat
diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi
beberapa parameter.
B.
Sistem Termodinamika
Sistem
termodinamika adalah bagian dari jagat raya
yang diperhitungkan.Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem
dengan jagat raya, yang disebut lingkungan.Klasifikasi sistem termodinamika
berdasarkan pada sifat batas system lingkungan dan perpindahan materi, kalor
dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis
pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
· sistem terisolasi: tak terjadi
pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem
terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
· sistem tertutup: terjadi pertukaran energi
(panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau
adalah contoh dari system tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi
tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi
pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat
pembatasnya:
Ø pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan
pertukaran panas.
Ø pembatasrigid: tidak
memperbolehkan pertukaran kerja.
· sistem terbuka: terjadi pertukaran energi
(panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas
memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel.Samudra
merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat
terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit
pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi.
Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke system sama dengan
energi yang keluar dari sistem.
C.
Keadaan Termodinamika
Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam
kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak
sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur
di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari
sistem.Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang
merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus
dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh
Hukum fase Gibbs.Biasanya seseorang
berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.
Pengembangan
hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan
adalah contoh dari hubungan tersebut.
D.
Hukum-hukum Dasar
Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di
dalam sistem termodinamika, yaitu:
Ø Hukum Awal (Zeroth Law)
Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam
keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang
satu dengan lainnya.
Ø Hukum Pertama
Termodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi.
Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam
dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi
kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
Ø Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan
entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem
termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya
waktu, mendekati nilai maksimumnya.
Ø Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan
bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperature nol absolut, semua proses
akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga
menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol
absolute bernilai nol.
VI.
Kesimpulan
Prinsip kerja AC dalam praktikum kali
ini adalah : Air dingin yang dipompakan ke pipa tembaga menyebabkan pipa
tersebut menurun suhunya. Sesuai prisip kondensasi. Suhu dingin di sekitar pipa
dihembuskan oleh angin dari kipas. Secara teknis suhu angin keluar dari kipas lebih
dingin dari pada suhu ruang.
Sedangkan
sistem kerjanya meliputi : 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.
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 evaporator 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.
Hukum-Hukum yang terdapat pada praktikum
kali ini salah satunya adalah Hukum Termodinamika. Dimana konsep dasarnya adalah
pembagian dunia menjadi system dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan.
Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai
lingkungan.Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau
membentuk beberapa sistem menjadi system yang lebih besar. Biasanya sistem
dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi
beberapa parameter. Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem
termodinamika, yaitu: Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika, Hukum
Pertama Termodinamika, Hukum kedua Termodinamika, Hukum ketiga
Termodinamika.
VII. Saran
Apabila ingin membuat AC sederhana
sebaiknya menggunakan kipas angin yang ukurannya agak besar supaya suhu yang
dirasakan lebih terasa sejuk.
VIII. Daftar Pustaka
id.wikipedia.org/wiki/Termodinamika
0 komentar:
Posting Komentar