Proses konversi energi ialah pengetahuan dasar tentang termodinamika, perpindahan panas dan mekanika fluida sangat membantu calon operator dan staf pemelihara mesin industri. konsep-konsep dasar akan dipakai dalam pemahaman prinsip dasar kerja mesin-mesin industri.
Konversi Energi (Energy Conversion) merupakan perubahan bentuk energi dari yang satu menjadi bentuk energi lain. Hukum konservasi energi mengatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan (dibuat) ataupun di musnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya
1. Termodinamika
Ilmu termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan panas dengan kerja. Dua besaran tersebut sangat penting untuk dipahami karakteristiknya untuk pemahaman keteknikan. jelas pengetahuan dasar termodinamikka sangat penting, karena dipakai untuk menganalisa kondisi operasi berbagai alat atau mesin yang berhubungan dengan panas dan kerja.
A. Sistem Termodinamika
Untuk menganalisa mesin-mesin panas atau mesin-mesin fluida, mesin tersebut disebut benda kerja, Fluida atau zat alir yang dipakai pada benda kerja disebut fluida kerja. sebagai contoh untuk pompa sebagai benda kerja . Fluida kerjanya adalah zat cir (air,oli), sedangkan kompresor fluida kerjanya adalah udara.
Untuk membedakan benda kerja dengan lingkunngan sekitarnya, benda kerja sering disebut dengan Sistem, yaitu setiap bagian tertentu, yang volume dan batasnya tidak perlu tetap, dimana perpindahan dan konversi energi atau massa akan dianalisa. Adapun istilah-istilah yang sering digunakan adalah sebagi berikut.
- Batas sistem adalah garis imajiner yang membatasi sistem dengan lingkungannya.
- Sistem tertutup yaitu apabila sistem dan lingkungannya tidak terjadi pertukaran energi atau massa, dengan kata lain energi atau massa tidak melewati batas sistem.
- Sistem terbuka yaitu apabila energi dan massa dapat melintasi atau melewati batas-batas sistem. sistem dengan lingungan ada interaksi
B . Besaran - Besaran Sistem Termodinamika dan Keadaan Sistem
Dalam pembahasan setiap masalah yang berhubungan denga kejadian-kejadian alam atau suatu proses fisika alam, untuk memudahkan pemahaman masalah tersebut, pemodelan matematik banyak digunakan.
Pemodelan matematik adalah suatu metode untuk mencari hubungan antara faktor-faktor fisik yang satu dengan yang lainnya menggunakan simbol-simbol dan koordinat matematik. Dengan pemodelan tersebut, akan ketemu suatu rumusan matematik yang bisa mewakili permaslahan fisik secara kwantitatif.
Dalam ilmu termodinamika koordinat-koordinat atau besar fisik akan selalu melingkupi semua rumusan termodinamika adalah volume (v), Temeratur (T), Tekanan (P), Kerapatan (ρ), dan besaran lainnya. Besaran-besaran ini akan mempengaruhi berbagai keadaan sistem termodinamika. Misalkan sistem motor bakar akan berubah kedaanya apabila tekan (P) kompresinya turun, yaitu tenaga yang dihasilkan berkurang.
Perubahan keadaan termodinamika di gambarkan pada grafik hubungan tekanan dengan volume atau dengan tekanan. contoh perubahan keadaan termodinamika yaitu perubahan keadaan pada temperatur tetap (isotermis), penggambarannya pada grafik p-v dan p-t.
 |
| Gambar - Grafik Proses Keadaan Termodinamik |
Dari gambar diatas terlihat bahwa terjadi perubahan besaran pada kaadaan satu ke keadaan dua. Perubahan tersebut akan tetap berlangsung sebelum ada proses keadaan yang lainnya. Proses keadaan selalu mempunyai satu atau lebih karakteristik yang spesifik.
Sebagai contoh untuk proses keadaan isotermis, karakteristik yang pasti khusus adalah tidak ada perubahan temperatur selama proses.
Dalam termodinamika, besaran sistem dibagi menjadi dua yaitu besaran extensife, dan besaran insentife. Adapun definisi masing-masing besaran adalah sebagi berikut.
1. Besaran ekstensif adalah besaran yang dipengaruhi oleh massa atau mol sistem. contoh volume, kapasitas panas, kerja, entropi. Dari besaran-besaran ekstensive diperoleh harga-harga jenis (spesifik value). Harga jenis adalah perbandingan antara besaran ekstensif dengan massa sistem atau zat
Harga jenis = Besaran ekstensif / massa sistem
Contoh. Volume jenis = volume / massa, Kapasitas Jenis = Kapasitas / massa2. Besaran intensif, adalah besaran yang tidak dipengaruhi oleh massa sistem. Contoh tekanan, temperatur, dan lainnya.
C. Besaran-besaran Pokok Termodinamika
Besaran temperatur dan tekanan adalah besaran yang menjadi pokok dari sistem termodinamika, karena hubungan antara keduanya sangat penting untuk mencirikan proses keadaan sistem. disamping itu besaran temperatur dan tekanan adalah besaran dari hasil pengukuran seacara langsung dari suatu proses keadaan sistem. Hal ini berbeda dengan besararan lainnya yang tidak berdasarkan pengukuran, tetapi didurunkan dari besaran temperatur dan tekanan. Sebagai contoh: kerja adalah besaran turunan dari tekanan atau temperatur
- Kerja pada volume konstan W = m.R.ΔT
- Kerja pada tekanan konstan W = pΔV
D. Bentuk - bentuk Energi
Energi adalah suatu besaran turunan dengan satuan N.m atau joule. Energi dan kerja mempunyai satuan yang sama . Sedangkan kerja dapat didefinisikan sebagai usaha untuk memindahkan benda sejauh S (m) dengan gaya F (Newton). sedangkan bentuk-bentuk energi lain dijelaskan dibawah ini:
- Energi Kinetik : enrgi suatu benda karena bergerak dengan kecepatan V. sebagai contoh mobil yang bergerak , benda jatuh, dan lainnya, maka enerfi dapat ditulis
EK = 1/2 mV^2
- Energi Potensial : adalah energi yang tersimpan pada benda karena kedudukannya. Sebagai contoh, energi potensial air adalah energi yang dimiliki air karena ketinggiannya dari permukaan.
Ep = m.g.h
Sedangkan untuk energi potensial pegas adalah energi yang dimiliki oleh benda yang dihubungkan dengan pegas untuk berada pada kedudukan tertentu karena penarikan pegas.
Ep = 0,5 .k.x^2
- Energi mekanik : adalah energi total yaitu penjumlahan antara energi kinetik dengan energi potensial
Adapun energi atau kerja mekanik pada mesin-mesin panas, adalah kerja yang dihasilkan dari proses ekspansi atau kerja yang dibutuhkan proses kompresi. Kerja mekanik (dW) tersebut sebanding dengan perubahan volume (dV) pada tekanan (p) tertentu.
Sebagai contoh energi ini secara sederhana adalah pergerakan piston, putaran engkol, dan lainnya.
 |
| Gambar - Energi atau kerja pada piston |
Energi mekanik pada benda-benda yang berputar misalnya poros mesin fluida ( turbin, pompa, atau kompresor ) adalah dinamakan Torsi yaitu energi yang dibutuhkan atau dihasilkan benda untuk berputar dengan gaya sentrifugal F diimana enerfi tersebut pada r tertentu dari pusat putaran.
 |
| Gambar - Energi mekanik poros turbin gas |
Energi Aliran : atau kerja aliran adalah kerja yang dilakukan oleh fluida yang mengalir untuk mendorong sejumlah massa m kedalam atau ke luar sistem.
Panas (Q) : Energi yang ditransfer ke atau dari subtansi kerena perbedaan temperatur. Dengan c panas jenis pada tekanan konstan atau volume konstan, energi ini dirumuskan.
Energi dalam (U) : energi dari gas kerena pergerakan pada tingkat molekul, pada gas ideal hanya dipengaruhi oleh temperatur saja.
Entalpi (H) : sejumlah panas yang ditambahkan pada 1 mol gas pada tekanan kosntan, dengan cp panas jenis pada tekanan kosntan dapat dirumuskan.
Energi yang tersedia : bagian dari panas yang ditambahkan kesistem yang bisa diubah menjadi kerja. Perbandingan antara jumlah energi tersedia yang bisa diubah menjadi kerja dengan energi yang dimasukan ke sistem adalah konsep Efisiensi.
Related Posts
Mau donasi lewat mana?
Donate with PaypalGopay-