Termodinamika Tugas Kelompok [PDF]

Citation preview

“TERMODINAMIKA” HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Termodinamika



Disusun oleh : VIA ANGGI PRATIWI MIFTAHUR RAHMAN



183112600140012 197003624011



PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS UNIVERSITAS NASIONAL 2019



DAFTAR ISI DAFTAR ISI...........................................................................................................................I BAB I.....................................................................................................................................1 PENDAHULUAN..................................................................................................................1 1.1. 1.2. 1.3.



LATAR BELAKANG.............................................................................................1 TUJUAN PENULISAN..........................................................................................1 BATASAN PENULISAN.......................................................................................1



BAB II....................................................................................................................................2 TINJAUAN PUSTAKA.........................................................................................................2 2.1. 2.2.



PENGERTIAN TERMODINAMIKA....................................................................2 HUKUM I TERMODINAMIKA............................................................................3



BAB III...................................................................................................................................4 PEMBAHASAN....................................................................................................................4 3.1. 3.2. 3.3. 3.4.



PENGERTIAN HUKUM I TERMODINAMIKA..................................................4 HUKUM I TERMODINAMIKA DALAM PROSES TERMODINAMIKA.........6 KAPASITAS KALOR PADA GAS IDEAL..........................................................9 ENTALPI..............................................................................................................13



BAB IV................................................................................................................................15 APLIKASI PADA KEHIDUPAN SEHARI-HARI.............................................................15 BAB V..................................................................................................................................18 KESIMPULAN....................................................................................................................18 DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................................I



i



BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Termodinamika berasal dari dua kata yaitu thermal (yang berkenaan dengan panas) dan dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan). Termodinamika adalah kajian mengenai hubungan, panas, kerja, dan energi dan secara khusus perubahan panas menjadi kerja. Hukum termodinamika pertama dan kedua dirumuskan pada abad ke-19. Oleh para ilmuan mengenai peningkatan efisiensi mesin uap. Bagaimanapun hukum ini merupakan dasar seperti hukum fisika lainnya. Termodinamika adalah kajian mengenai hubungan,panas, kerja, dan energy dan secara khusus perubahan panas menjadi kerja. Selain itu, Termodinamika juga berhubungan dengan mekanika statik. Cabang ilmu Fisika ini mempelajari suatu pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan.



1.2. TUJUAN PENULISAN Adapun tujuan dari penulisan paper ini adalah untuk : 1.



Mengerti dan memahani apa itu termodinamika



2.



Mengerti dan memahami bagaimana hukum termodinamika 1



3.



Mengerti dan memahami pengaplikasian termodinamika dalam kehidupan sehari-hari



1.3. BATASAN PENULISAN 1. Apa itu termodinamika yang akan dijelaskan? 2. Bagaimana cara kerja hukum termodinamika I? 3. Apakah ada rumus menghitung dalam termodinamika I? 4. Penerapan dalam kehidupan disekitar kita seperti apa?



1



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 PENGERTIAN TERMODINAMIKA Termodinamika berasal dari bahasa Yunani, yaitu thermos yang artinya panas dan dynamic yang artinya perubahan. Ini merupakan ilmu yang menggambarkan usaha untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi



serta



sifat-sifat



pendukungnya.



Termodinamika



berhubungan



erat



dengan fisika energi, panas, kerja, entropi, kespontanan proses, dan mekanika statik.  Termodinamika membahas tentang sistem keseimbangan (equilibrium), yang dapat digunakan untuk mengetahui besarnya energi yang diperlukan untuk mengubah suatu sistem keseimbangan, tetapi tidak dapat dipakai untuk mengetahui seberapa cepat (laju) perubahan itu terjadi karena selama proses sistem tidak berada dalam keseimbangan. Suatu sistem tersebut dapat berubah akibat dari lingkungan yang berada di sekitarnya. Sementara untuk aplikasi dalam materialnya, termodinamika membahas material yang menerima energi panas atau energi dalam bentuk yang berbeda-beda. Dalam



termodinamika,



terdapat



hukum-hukum



yang



menjadi



syarat



termodinamika. Di dalam hukum-hukum tersebut terdapat rumus-rumus yang berbeda pula, sesuai dengan permasalahan yang ada. Ada Hukum 0 Termodinamika atau biasa disebut sebagai Hukum awal Termodinamika, lalu ada Hukum 1 Termodinamika, Hukum 2 Termodinamika, dan Hukum 3 Termodinamika. Di dalam Hukum 1 Termodinamika itu sendiri, menjelaskan tentang energi yang ada dalam suatu sistem dalam termodinamika. Hukum 1 Termodinamika mengenalkan hukum Kekekalan Energi. Hukum Kekekalan Energi yaitu energi yang tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat berubah bentuk energi dari bentuk satu ke bentuk lainnya. Oleh karena itu, Hukum 1 Termodinamika sering disebut Hukum Kekekalan Energi. Ini berhubungan dengan beberapa proses termodinamika yaitu proses isotermik, isokhorik, isobarik, dan adiabatik. Dari energi yang ada pada proses tersebut, dapat pula dihitung berapa kapasitas panas kalornya, entalpi, dan kalor yang dihasilkan dari proses tersebut.



2



2.2 PENGERTIAN HUKUM I TERMODINAMIKA Hukum I termodinamika menyatakan bahwa "Jumlah kalor pada suatu sistem adalah sama dengan perubahan energi di dalam sistem tersebut ditambah dengan usaha yang dilakukan oleh sistem."



http://www.informasi-pendidikan.com/2015/02/hukum-i-termodinamika.html



Energi dalam sistem adalah jumlah total semua energi molekul yang ada di dalam sistem. Apabila sistem melakukan usaha atau sistem memperoleh kalor dari lingkungan, maka energi dalam sistem akan naik. Sebaliknya energi dalam sistem akan berkurang jika sistem melakukan usaha terhadap lingkungan atau sistem memberi kalor pada lingkungan. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa perubahan energi dalam pada sistem tertutup merupakan selisih kalor yang diterima dengan usaha yang dilakukan sistem. Hukum ke-1 Termodinamika "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja." Hukum pertama termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum universal dari kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas sebagai suatu bentuk perpindahan energi. Pernyataan paling umum dari hukum pertama termodinamika ini berbunyi : “Kenaikan energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungannya.”



3



Prinsip termodinamika merupakan hal alami yang terjadi dalam kehidupan seharihari. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, termodinamika direkayasa sedemikian rupa sehingga membentuk mekanisme yang membantu kegiatan manusia.



BAB III PEMBAHASAN



3.1 Pengertian Hukum I Termodinamika Hukum ini berbunyi: “Kalor dan kerja mekanik adalah bisa saling tukar”. Sesuai dengan hukum ini, maka sejumlah kerja mekanik dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kalor, dan sebaliknya. Hukum ini bisa juga dinyatakan sebagai: “Energi tidak bisa dibuat atau dimusnahkan, namun bisa dirubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya”. Sesuai dengan hukum ini, energi yang diberikan oleh kalor mesti sama dengan kerja eksternal yang dilakukan ditambah dengan perolehan energi dalam karena kenaikan temperatur. Jika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan terasa lebih dingin). Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting dan salah satu bentuk dari hukum kekekalan energi. Sistem yang mengalami perubahan volume akan melakukan usaha dan sistem yang mengalami perubahan suhu akan mengalami perubahan energi dalam. Jadi, kalor yang diberikan kepada sistem akan menyebabkan sistem melakukan usaha dan mengalami perubahan energi dalam. Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi dalam termodinamika atau disebut Hukum I Termodinamika. Untuk suatu proses dengan keadaan akhir (2) dan keadaan awal (1)



∆U = U2 – U1 Temodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari mengenai pengaliran panas, perubahan-perubahan energi yang diakibatkan dan usaha yang dilakukan oleh panas. 1. Usaha luar ( W ) yaitu : Usaha yang dilakukan oleh system terhadap sekelilingnya terhadap



sistem.



Misalkan



gas



dalam 4



ruangan



yang berpenghisap bebas



tanpa



gesekan



dipanaskan



(



pada



tekanan



tetap



)



;



maka



volume



akanbertambahdengan V. Usaha yang dilakukan oleh gas terhadap udara luar : W =p . V 2. Usaha dalam ( U ) adalah : Usaha yang dilakukan oleh bagian dari suatu system pada bagian lain dari system itu pula. Pada pemanasan gas seperti di atas, usaha dalam



adalah



berupa



gerakan-gerakan



antara



molekul-molekul gas yang



dipanaskan menjadi lebih cepat. Secara matematis, Hukum I Termodinamika dituliskan sebagai



Q = W + ∆U Dimana Q adalah kalor, W adalah usaha, dan ∆U adalah perubahan energi dalam. Tapi rumus itu berlaku jika sistem menyerap kalor Q dari lingkungannya dan melakukan kerja W pada lingkungannya. Q positif, sistem menerima kalor. Q negatif, sistem melepas kalor. W positif, sistem melakukan usaha. W negatif, sistem menerima usaha. positif, terjadi penambahan energi dalam pada sistem. negatif, terjadi penurunan energi dalam pada sistem.



. https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/sumberbelajar/tampil/Hukum-I-Termodinamika-20162016/menu4.html



Hukum I Termodinamika menyatakan hubungan antara energi dalam (U), perpindahan panas (Q), dan kerja (W)



5



Jika dalam sistem mengalami proses perubahan yang sangat kecil, maka



3.2 Hukum I Termodinamika Dalam Proses Termodinamika a. Proses Isotermal Suatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan-perubahan di dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (∆U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W). Dari persamaan umum gas :



PV = nRT Karena suhu konstan, maka usaha yang dilakukan oleh gas adalah :



dW = P.dV dW =



n.R.T V Vf



dV 1



W= nRT∫ V dV Vi



Proses isotermik dapat digambarkan dalam grafik p – V di bawah ini. Usaha yang dilakukan sistem dan kalor dapat dinyatakan sebagai



Dimana V2 dan V1 adalah volume akhir dan awal gas.



6



https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/sumberbelajar/tampil/Hukum-I-Termodinamika2016-2016/menu4.html



Proses Isotermal juga ada yang irreversible, rumusnya adalah :



https://www.academia.edu/8470106/Makalah_Hukum_1_Termodinamika



Jika irreversible, maka tekanan ekspansinya konstan, sehingga :



b.



Proses Isotorik Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (∆V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada volume konstan QV.



7



W = P dV = P.0 = 0



https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/sumberbelajar/tampil/Hukum-I-Termodinamika2016-2016/menu4.html



c.



Proses Isobarik Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Qp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku



Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai W = P dV = nR dT



https://www.academia.edu/8470106/Makalah_Hukum_1_Termodinamika



8



d.



Proses Adiabatik Proses adiabatik adalah proses termodinamika dimana kerja yang dilakukan oleh gas adalah murni berasal dari perubahan energi internalnya. Tidak ada energi yang masuk maupun yang keluar (Q) selama proses itu berjalan. (Hukum Termodinamika I menyatakan : Perubahan energi internal gas (dU) adalah banyaknya energi kalor yang disuplai (Q) dikurangi kerja yang dilakukan oleh gas (P.dV). Kondisi proses adiabatik adalah :



dU = Q - P.dV = - P dV P Vƴ = K (konstan)



https://www.academia.edu/8470106/Makala h_Hukum_1_Termodinamika



e. Proses lain dan gabungan proses



http://fisikazone.com/hukum-pertama-termodinamika/



Proses-proses selain 4 proses ideal diatas dapat terjadi. Untuk memudahkan penyelesaian dapat digambarkan grafik P – V prosesnya. 9



Dari grafik tersebut dapat ditentukan usaha proses sama dengan luas kurva dan perubahan energi dalamnya  . Sedangkan gabungan proses adalah gabungan dua proses adiabatis yang berkelanjutan. Pada gabungan proses ini berlaku hukum pertama termodinamika secara menyeluruh.



3.3 Kapasitas Kalor Pada Gas Ideal Kapasitas kalor atau kapasitas panas (biasanya dilambangkan dengan kapital C, sering



dengan



subskripsi)



adalah besaran terukur yang



menggambarkan



banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat (benda) sebesar jumlah tertentu (misalnya 10C). Pernyataan ini dapat dituliskan secara matematis sebagai C = Q/ΔT atau Q = CΔT\ keterangan: C= Kapasitas Kalor Q = Qalor ∆T = Kenaikan Suhu Kapasitas gas kalor adalah kalor yang diberikan kepada gas untuk menaikan suhunya dapat dilakukan pada tekanan tetap (proses isobarik) atau volum tetap (proses isokhorik). Karena itu, ada dua jenis kapasitas gas kalor yaitu:        1. Kapasitas kalor gas pada tekanan tetap        2. Kapasitas kalor pada volum tetap.



Uraikan Konsep Kapasitas kalor Gas Kapasitas kalor gas diperoleh dari fungsi empirik temperatur, dan biasanya dalam bentuk yang sama. Kapasitas kalor gas sangat dipengaruhi oleh tekanan, namun pengaruh tekanan pada sifat termodinamika tidak digunakan dalam. Karena gas pada tekanan rendah biasanya mendekati ideal, kapasitas kalor gas ideal bisa digunakan untuk hampir semua perhitungan gas real pada tekanan atmosfir.



Kapasitas kalor merupakan kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu suatu sistem sebesar satu derajat. Apabila tidak ada perubahan fasa, panas yang diberikan kepada sistem akan mengakibatkan kenaikan temperatur. Ada 2 jenis kapasitas kalor, yaitu ada kapasitas 10



kalor saat volume tetap (CV) dan kapasitas kalor saat tekanan tetap (CP). Sedangkan rumus kapasitas kalor itu sendiri adalah :



ΔQ = C . ΔT  C = dQ/dT Dimana C adalah kapasitas panas zat yang secara kuantitatif didefinisikan sebagai besarnya energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat sebesar 1oC. Dengan demikian kapasitas panas C memiliki satuan J/kal atau J/K. Sedangkan ΔT tidak lain adalah menyatakan selisih suhu pada keadaan sebelum dan sesudah diberi energi panas Q. 



Kapasitas Kalor pada Volume Tetap



dQv = Cv dT dQv = n Cv dT Kapasitas panas pada kalor tetap juga memiliki perbedaan rumus, tergantung pada gas idealnya itu sendiri. Apakah monoatomik, diatomik, atau polyatomic. Saat monoatomik



Cv = 3/2R



Saat diatomik



Cv = 5/2R



Saat polyatomic



Cv = 5/2R







Kapasitas Kalor pada Tekanan Tetap



dQp = CP dT dQp = n CP dT Sedangkan untuk rasio kapasitas kalor adalah



a. Proses Isotermal Kalor yang dihasilkan pada proses isotermal yaitu :



11



ΔU =Q−W → Q=ΔU +W =nCV ΔT +nRT ln Sementara



Vf Vi



perubahan energi dalamnya yaitu :



ΔU =nC V ΔT b. Proses Isotorik Kalor yang dihasilkan pada proses isokhorik yaitu :



Q=nC V ΔT=nCV (T f −T i ) Sementara perubahan energi dalamnya yaitu :



ΔU =Q−W → ΔU =nC V ΔT c. Proses Isobarik Kalor yang dihasilkan pada proses isobarik yaitu :



Q=nC P ΔT =nC P (T f −T i ) Sementara perubahan energi dalamnya yaitu :



ΔU =Q−W → ΔU =nC P ΔT− pΔV pV =nRT → pΔV =nR ΔT C P=C V +R → ΔU =nC P ΔT−nR ΔT=nC V ΔT d.



Proses Adibatik Pada proses adiabatik, tidak ada perubahan kalor yang terjadi karena kalor yang diterima dan dikeluarkan sama besarnya, sehingga Q = 0 . Maka kerja yang dihasilkan proses adiabatik pada gas ideal yaitu :



pV γ =C → p i V iγ = p f V γf W =C



12



Adiabatik : pV γ =kons tan C p= γ =CV γ V V



f



V



f



−γ



W=∫ pdV =∫ CV dV Vi



W=C =



Vi



1 −γ +1 V V |V f i −γ +1



C −γ +1 −γ +1 V f −V i ) ( 1−γ



pV γ =C → p i V iγ = p f V γf 1 γ −γ +1 γ −γ+1 1 W= p V V − p V ( )=1−γ ( p f V f − pi V i ) i i Vi 1−γ f f f W=



C +1 V −γ+1 −V −γ ( ) f i 1−γ



Sementara perubahan energi dalamnya yaitu :



Q=0 ΔU =Q−W → ΔU =−W = 3.4



1 (p V −p V ) γ−1 f f i i



ENTALPI (H) Entalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja. Entalpi juga merupakan transfer panas antara sistem dan lingkungan yang ditransfer dalam kondisi tekanan konstan (isobarik). Secara matematis, entalpi dapat dirumuskan sebagai berikut:



H = U + PV 13



di mana: H = entalpi sistem (joule) U = energi internal (joule) P = tekanan dari sistem (Pa) V = volume sistem (m2) PV hanya targantung kedaan awal dan akhir sistem. Besarnya perubahan entalpi dari sistem :



H



= H2 –H1



= (U2+P2V2) – (U1+P1V1) = (U2-U1) + (P2V2-P1V1)



pada tekanan (P) tetap :



 H =  U + P(V2-V1) H =U+PV Q



= U + P V , maka H = Q dH = dQ







Entalpi dan Kalor Entalpi sebagai fungsi T dan p; H= f(T,P)



(∂∂ TH ) dT +(∂∂ HP ) dP ∂H dU =C dT + ( dP ∂P ) dH =



P



P







T



T



Pada tekanan tetap :



dH = C P dT 14



dH = C P dT or ΔH =C P ΔT







Pada volume tetap :



dU = C V dT dU =C V dT or ΔU =C V ΔT



15



BAB IV APLIKASI PADA KEHIDUPAN SEHARI-HARI APLIKASI THERMODINAMIKA PADA ALAT WATER HEATER Pemanas air model panel sinar matahari selama ini diklaim sebagai perangkat hemat energi alias hemat biaya. Belum tentu benar. Sebab, jika diperhatikan, alat semacam itu banyak terdapat di rumah ukuran besar yang memiliki listrik berdaya besar pula. Hampir tak ada rumah sederhana yang dipasangi alat ini, karena untuk menghidupkan electric booster (elemen pemanas), diperlukan listrik yang cukup besar. Tak ada produsen pemanas air tenaga matahari yang bisa menentukan jumlah listrik yang dihemat, dibandingkan misalnya dengan pemanas tenaga listrik atau gas. Karena andalan utama alat ini sinar matahari, pasti ada perbedaan efektivitas penggunaan pada dataran rendah (kota dekat pantai) atau dataran tinggi (pegunungan). Sementara, efektivitas kerja alat ini sangat ditentukan oleh lamanya panas matahari menyinari panel. Jika matahari lebih banyak bersinar ke arah panel, elemen pemanas tak banyak bekerja, sehingga penggunaan listrik pun tidak banyak. Sebaliknya, jika langit banyak berawan, atau posisi panel teralang, elemen pemanas lebih sering bekerja, menyebabkan listrik boros. Mudah dibayangkan, jika daya yang dimakan pada sekali pemanasan sekitar 900 – 5.000 watt, pemanas air jenis ini tak lagi hemat listrik. Energi matahari yang mencapai bumi diukur dalam satuan gram-kalori, joule, atau kwh. Energi listrik rumah pun diukur dalam satuan kwh. Diperkirakan, setiap tahun energi matahari yang mencapai bumi sekitar 745 ribu triliun kwh. Jika pembuatan pemanas air tenaga matahari dilandasi ide penyimpanan sebagian dari jumlah panas itu, secara logis bisa dipahami bahwa alat itu lebih hemat daripada pemanas bertenaga lain. Tentu disertai syarat pemilihan lokasi, pemasangan, dan cara pengoperasiannya mendukung ide penghematan itu. A. CARA KERJA Cara kerja alat ini terbilang sederhana. Ada termos besar penampung air berkapasitas antara 180 – 600 l air. Ada panel lebar untuk menerima sinar matahari, juga pipa-pipa yang menyerap panas di sekitar panel. Air masuk disirkulasikan terus-menerus. Air panas dipasokkan ke dalam termos, sementara air dingin kembali ke panel. Air panas



16



itu yang kemudian dihubungkan dengan pipa tahan panas ke kamar mandi, wastafel, atau kolam renang untuk dipergunakan pemilik rumah. Komponen utama Pemanas Air



terdiri dari panel kolektor dan tangki yang



dihubungkan dengan dua pipa assesories. Panel kolektor pada



solar water heater



dilengkapi dengan penutup kaca berfungsi sebagai penangkap panas sinar matahari yang didalamnya tersusun rangkaian pipa tembaga sebagai jalur air yang dibalut sirip absorber. Sedangkan tangki



solar water heater berfungsi sebagai "Thermos" (tempat



penyimpanan air berinsulasi) yang mampu menahan penurunan panas secara minimal. Pada saat matahari bersinar, panel kolektor menangkap sinar matahari dan secara mekanis mengalirkan panas dari sirip absorber ke pipa-pipa tembaga yang berisi air, sehingga suhu air didalamnya perlahan meningkat. Panel solar Pemanas Air



berpedoman pada prinsip alamiah air "Thermosiphon".



Thermosiphon ialah prinsip pasif perpindahan panas dengan memanfaatkan proses alamiah konveksi air. Pada prakteknya, prinsip ini dimulai dari air yang berada pada panel kolektor mengalami pemanasan dan akan bergerak ke sisi atas dan masuk ke dalam tangki. Pada saat bersamaan, air di dalam tangki yang bersuhu rendah terdorong turun ke dalam panel kolektor. Pergerakan perputaran air ini bergerak berkesinambungan sehingga terjadi sirkulasi air secara mekanis yang mengakumulasi peningkatan suhu air didalam tangki. Pergerakan perpindahan antara air bersuhu tinggi digantikan air bersuhu rendah dapat bergerak mekanis tanpa bantuan tambahan pompa. Prinsip kerja Thermosiphon : Air didalam tangki mengalir turun melalui pipa penghubung kedalam panel kolektor. Kolektor menangkap panas matahari dan suhu air menjadi lebih panas. Karena suhu air meningkat, maka berat jenis air menjadi semakin ringan sehingga secara alamiah air bergerak keatas masuk ke dalam tangki, mendorong air yang suhunya lebih rendah turun ke panel kolektor. Proses ini berlangsung terus menerus mengakumulasi peningkatan suhu air di dalam tangki. Pemanas air jenis ini terdiri 2 komponen utama, yaitu panel kolektor dan tangki penyimpan, yang terhubung oleh dua pipa. Pada panel kolektor terdapat penutup kaca yang berfungsi menangkap panas sinar matahari yang didalamnya terdapat susunan rangkaian pipa tembaga sebagai jalur air yang dibalut sirip-sirip penyerap panas (absorber). Sedangkan tangki berfungsi seperti termos untuk menampung air panas agar panasnya tahan



lama.



17



Cara kerjanya, pada saat matahari bersinar, panel kolektor menangkap sinar matahari dan secara mekanis mengalirkan panas dari sirip-sirip penyerap panas ke pipa-pipa tembaga yang berisi air, sehingga suhu air di dalamnya perlahan meningkat. Air yang lebih panas akan bergerak ke atas memasuki tangki penyimpan dan air yang lebih dingin akan turun memasuki rangkaian pipa tembaga untuk dipanaskan. Begitu seterusnya air bergerak sendiri sampai seluruh air dalam tangki penyimpan mencapai suhu yang diinginkan. Ketika suhu air panas di tangki penyimpan sama dengan suhu air panas di panel keloketor, dengan sendirinya air berhenti mengalir. Karenanya pemanas air tenaga surya dengan sistem Thermosiphon ini, pemasangannya selalu di atap rumah. Selain untuk mendapatkan sinar matahari yang cukup, kemiringan atap dimanfaatkan untuk meletakkan posisi tangki penyimpan lebih tinggi dari panel kolektornya.



18



BAB V KESIMPULAN 1. Hukum



pertama



termodinamika (first law of thermodynamics). ” Jika energi



panas yang diberikan sistem dikurangi dengan usaha yang dilakukan oleh sistem sama dengan perubahan energi dalam sistem”. Dengan demikian, hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa sejumlah kalor (Q) yang diterima dan usaha (W) yang dilakukan terhadap suatu gas dapat digunakan untuk menambah energi dalam. 2. Proses dalam termodinamika,



meliputi



isobarik



(tekanan



konstan),



isokhorik(volume konstan), isotermik (suhu konstan), dan adiabatic (tanpa panas). Keempat proses ini memiliki aplikasi masing-masing dalam kehidupan sehari-hari, proses ini merupakan salah satu penerapan termodinamika yang dapat dilihat secara jelas. 3. Prinsip kerja Thermosiphon : Air didalam tangki mengalir turun melalui pipa penghubung kedalam panel kolektor. Kolektor menangkap panas matahari dan suhu air menjadi lebih panas. Karena suhu air meningkat, maka berat jenis air menjadi semakin ringan sehingga secara alamiah air bergerak keatas masuk ke dalam tangki, mendorong air yang suhunya lebih rendah turun ke panel kolektor.



19



DAFTAR PUSTAKA https://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_pertama_termodinamika https://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamika https://id.wikipedia.org/wiki/Kapasitas_kalor https://docplayer.info/73051630-Makalah-hukum-1-termodinamika.html https://www.academia.edu/8470106/Makalah_Hukum_1_Termodinamika www.toplr.com https://blog.ruangguru.com/hukum-dan-prinsip-termodinamika



i