Memelihara otak yang sehat

PEMBAHASAN LENGKAP TERMODINAMIKA

Subjek Pendidikan II

Renungkanlah ...

Memelihara Kesehatan Mata

PEMBAHASAN LENGKAP TERMODINAMIKA

Tugas 1Jelaskan siklus mesin Carnot, mesin Bensin ( Siklus Otto), dan mesin Diesel (Siklus Rankine) beserta grafiknya!

Jawab:1) Mesin Carnot (Siklus Carnot)Sejak mesin uap ditemukan oleh James watt, orang selalu berusaha untuk memperoleh mesin yang memunyai efisiensi yang lebih tinggi. Pada tahun 1824, seorang insinyur Perancis bernama Sardi Carnot (1796-1832) mempublikasikan teori tentang mesin kalor ideal.

Gambar diagram asli mesin Carnot

Setiap sistem termodinamika berada dalam keadaan tertentu. Sebuah siklus termodinamika terjadi ketika suatu sistem mengalami rangkaian-rangkaian yang berbeda dan akhirnya kembali ke keadaan semula. Dalam proses melalui sistem ini, sistem tersebut dapat melakukan usaha terhadap lingkungannya, sehingga disebut mesin kalor.Sebuah mesin kalor bekerja dengan cara memindahkan energi dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin, dan dalam prosesnya, mengubah sebagian energi menjadi usaha mekanis. Sistem yang bekerja sebaliknya, dimana gaya eksternal yang dikerjakan pada suatu mesin kalor dapat menyebabkan proses yang memindahkan energi panas dari daerah yang lebih dingin ke energi panas disebut mesin refrigerator.Mesin kalor ideal Carnot bekerja pada siklus reversible di antara dua tandon suhu (reservoir). Mesin kalor Carnot menyerap kalor dari reservoir (tandon) panas T1 sebesar Q1 dan melepaskan kalor pada reservoir dingin T2 sebesar Q2. Seluruh proses pada siklus Carnot bersifat reversible. Siklus Carnot terdiri atas empat proses, yaitu:

1) Ekspansi isotermal reversible (A-B);2) Ekspansi adiabatik reversible (B-C);3) Kompresi isotermal reversible (C-D);4) Kompresi adiabatik reversible (D-A).

Gambar Siklus Carnot

Mula-mula kalor diserap selama pemuaian isotermal (a-b). Selama pemuaian isotermal, suhu gas

dalam silinder dijaga agar selalu konstan. Selanjutnya gas memuai secara adiabatik sehingga suhunya turun dari TH menjadi TL (b-c). TH = suhu tinggi (High temperatur), TL = suhu rendah (Low temperatur). Selama pemuaian adiabatik, tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari silinder. Setelah itu gas ditekan secara isotermal (c-d). Selama penekanan isotermal, suhu gas dijaga agar selalu konstan.Selama pemuaian isotermal dan penekanan isotermal, suhu gas dijaga agar selalu konstan. Tujuannya adalah menghindari adanya perbedaan suhu. Adanya perbedaan suhu bisa menyebabkan terjadi perpindahan kalor (proses ireversibel). Agar proses isotermal bisa terjadi (suhu gas selalu konstan) maka gas harus dimuaikan atau ditekan secara perlahan-lahan. Dalam kenyataannya, pemuaian atau penekanan gas terjadi lebih cepat. Hal ini diakibatkan oleh adanya turbulensi, gesekan, viskositas (kekentalan dll). Akibatnya, proses isotermal yang sempurna tidak akan pernah ada. Sebaliknya, pemuaian dan penekanan adiabatik dilakukan dengan cepat. Tujuannya adalah menjaga agar kalor tidak mengalir menuju silinder atau kabur dari silinder. Adanya gesekan, viskositas ( kekentalan, dll) menyebabkan pemuaian dan penekanan adiabatik sempurna tidak akan pernah ada.

Sebuah mesin nyata (real) yang beroperasi dalam suatu siklus pada temperatur TH and TC tidak mungkin melebihi efisiensi mesin Carnot. Sebuah mesin nyata (kiri) dibandingkan dengan siklus Carnot (kanan). Entropi dari sebuah material nyata berubah terhadap temperatur. Perubahan ini ditunjukkan dengan kurva pada diagram T-S. Pada gambar ini, kurva tersebut menunjukkan kesetimbangan uap-cair (lihat siklus Rankine). Irreversible sistem dan kehilangan kalor ke lingkungan (misalnya, disebabkan gesekan) menyebabkan siklus Carnot ideal tidak dapat terjadi pada semua langkah sebuah mesin nyata. Usaha yang dihasilkan mesin kalor Carnot adalah

W = usaha yang dihasilkanQ1= kalor yang diserap/dimasukkan (J)Q2= kalor yang hilang/tidak terpakai (J)

Teorema Carnot adalah pernyataan formal dari fakta bahwa: Tidak mungkin ada mesin yang beroperasi diantara dua reservoir panas yang lebih efisien daripada sebuah mesin Carnot yang beroperasi pada dua reservoir yang sama. Artinya, efisiensi maksimum yang dimungkinkan untuk sebuah mesin yang menggunakan temperatur tertentu diberikan oleh efisiensi mesin Carnot.atau Efisiensi mesin ( ) merupakan perbandingan usaha (W) yang dhasilkan dengan besar kalor masuk (Q1). Efisiensi mesin dapat dinyatakan dengan angka (dari 0 sampai 1) atau dalam % yaitu efisiensi dikalikan 100 %.

Ditinjau dari besar usaha setiap proses:o Proses ekspansi isotermal reversible (A-B)(proses isotermal dU = 0)

o Proses ekspansi adiabatik reversible (B-C)

o Proses kompresi isotermal reversible (C-D)

o Proses kompresi adiabatik reversible (D-A)

Besar usaha total adalah

Untuk mencari efisiensi termal,

Untuk mengetahui apakah sama dengan , kita gunakan proses adiabatik (B-C) dan (D-A). kita gunakan persamaan sebagai berikut.Proses (B-C) Proses (D-A)

Sehingga,

Persamaan di atas menunjukkan bahwa,

Dengan demikian, persamaan efisiensi termal mesin kalor Carnot adalahatau

2) Mesin Bensin (Siklus Otto)Siklus Otto adalah siklus termodinamika yang paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Mobil dan sepeda motor berbahan bakar bensin (Petrol Fuel) adalah contoh penerapan dari sebuah siklus Otto. Mesin bensin dibagi menjadi dua, yaitu mesin dua tak dan mesin empat tak. Mesin dua tak adalah mesin yang memerlukan dua kali gerakan piston naik turun untuk sekali pembakaran (agar diperoleh tenaga). Mesin tersebut banyak digunakan pada motor-motor kecil. Mesin dua tak menghasilkan asap sebagai sisa pembakaran dari oli pelumas. Mesin empat tak memerlukan empat kali gerakan piston untuk sekali pembakaran. Pada motor-motor besar biasa menggunakan mesin empat tak. Akan tetapi, sekarang banyak motor-motor kecil bermesin empat tak. Mesin jenis ini sedikit menghasilkan sisa pembakaran karena bahan bakarnya hanya bensin murni.

Gambar di atas merupakan mesin pembakaran dalam empat langkah (empat tak). Mula-mula campuran udara dan uap bensin mengalir dari karburator menuju silinder pada saat piston bergerak ke bawah (langkah masukan). Selanjutnya campuran udara dan uap bensin dalam silinder ditekan secara adiabatik ketika piston bergerak ke atas (langkah kompresi atau penekanan). Karena ditekan secara adiabatik maka suhu dan tekanan campuran meningkat. Pada saat yang sama, busi memercikkan bunga api sehingga campuran udara dan uap bensin terbakar. Ketika terbakar, suhu dan tekanan gas semakin bertambah. Gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi tersebut memuai terhadap piston dan mendorong piston ke bawah (langkai pemuaian). Selanjutnya gas yang terbakar dibuang melalui katup pembuangan dan dialirkan menuju pipa pembuangan (langkah pembuangan). Katup masukan terbuka lagi dan keempat langkah tersebut diulangi kembali.Tujuan dari adanya langkah kompresi atau penekanan adiabatik adalah menaikkan suhu dan tekanan

campuran udara dan uap bensin. Proses pembakaran pada tekanan yang tinggi akan menghasilkan suhu dan tekanan (P = F/A) yang sangat besar. Akibatnya gaya dorong (F = PA) yang dihasilkan selama proses pemuaian menjadi sangat besar. Mesin motor atau mobil menjadi lebih bertenaga. Walaupun tidak ditekan, campuran udara dan uap bensin bisa terbakar ketika busi memercikkan bunga api. Tapi suhu dan tekanan gas yang terbakar tidak terlalu tinggi sehingga gaya dorong yang dihasilkan juga kecil. Akibatnya mesin menjadi kurang bertenaga.Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin pembakaran dalam empat langkah di atas bisa dijelaskan seperti ini : Ketika terjadi proses pembakaran, energi potensial kimia dalam bensin + energi dalam udara berubah menjadi kalor alias panas. Sebagian kalor berubah menjadi energi mekanik batang piston dan poros engkol, sebagian kalor dibuang melalui pipa pembuangan (knalpot). Sebagian besar energi mekanik batang piston dan poros engkol berubah menjadi energi mekanik kendaraan (kendaraan bergerak), sebagian kecil berubah menjadi kalor alias panas sedangkan panas timbul akibat adanya gesekan.Secara termodinamika, siklus Otto memiliki 4 buah proses termodinamika yang terdiri dari 2 buah proses isokhorik (volume tetap) dan 2 buah proses adiabatis (kalor tetap).

Gambar siklus OttoProses yang terjadi adalah :1-2 : Kompresi adiabatis2-3 : Pembakaran isokhorik3-4 : Ekspansi / langkah kerja adiabatis4-1 : Langkah buang isokhorikSesuai hukum 1 termodinamika, kesetaraan panas dan gerak dapat dituliskan sebagai persamaan energi sebagai berikut:

Keterangan:Q = panas yang keluar atau masuk sistem (joule)ΔU = perubahan energi dalam (joule)W= kerja yang diberikan sistem (joule)

Rancangan motor bakar diinginkan agar mampu mengubah sebanyak-banyaknya energi panas menjadi gerak. Untuk itu diperlukan pengetahuan teori mengenai efisiensi sistem tersebut. Dalam hal ini, efisiensi dari siklus Otto ialah:

Dengan:Qin ialah panas yang dimasukkan ke dalam sistem.Pada siklus di atas D U = 0, karena pada akhir siklus posisi grafik kembali ke titik semula (atau keadaan fluida pada akhir siklus sama seperti pada awal siklus), sehingga:

Dengan:Qout ialah panas yang dikeluarkan dari sistemDengan demikian, efisiensi siklus akan sebesar:

Persamaan penambahan panas pada volume konstan pada siklus di atas ialah,

Sedang pengeluaran panas pada volume tetap ialah,

Dengan cv ialah panas spesifik udara pada volume tetap. (Notasi 1, 2, 3, dan 4 pada persamaan di atas adalah sesuai dengan titik-titik pada grafik dalam gambar 4 di atas.)Sehingga efisiensi siklus ialah,

Proses 1-2 dan 3-4 adalah adiabatik, sehingga

dan

Sedangkan dari grafik terlihat bahwa V1 = V4 dan V3 = V2, maka

Dengan demikian, maka

Sehingga efisiensi siklus pada persamaan (a) akan menjadi

Dalam hal in r = V1/V2 adalah perbandingan kompresi motor.

3) Mesin Diesel (Siklus Rankine)

Gambar mesin diesel pertama

Siklus Rankine adalah siklus termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya menggunakan air sebagai fluida yang bergerak. Siklus ini menghasilkan 80% dari seluruh energi listrik yang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai untuk mengenang ilmuan Skotlandia, William John Maqcuorn Rankine.Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap panas yang secara umum ditemukan di pembangkit listrik. Sumber panas yang utama untuk siklus Rankine adalah batu bara, gas alam, minyak bumi, nuklir, dan panas matahari.Efisiensi siklus Rankine biasanya dibatasi oleh fluidanya. Tanpa tekanan yang mengarah pada keadaan super kritis, range temperatur akan cukup kecil. Uap memasuki turbin pada temperatur 565 °C (batas ketahanan stainless steel) dan kondenser bertemperatur sekitar 30°C. Hal ini memberikan efisiensi Carnot secara teoritis sebesar 63%, namun kenyataannya efisiensi pada pembangkit listrik sebesar 42%.

Gambar Mesin Diesel (Siklus Rankine)Diagram ini menunjukkan siklus diesel ideal (sempurna). Mula-mula udara ditekan secara adiabatik (a-b), lalu dipanaskan pada tekanan konstan – penyuntik (injector) menyemprotkan solar dan terjadilah pembakaran (b-c), gas yang terbakar mengalami pemuaian adiabatik (c-d), pendinginan pada volume konstan – gas yang terbakar dibuang ke pipa pembuangan dan udara yang baru, masuk ke silinder (d-a).Asumsi yang digunakan pada siklus diesel ini sama dengan pada siklus Otto, kecuali langkah

penambahan panas. Pada siklus diesel langkah 2-3 merupakan penambahan panas pada tekanan konstan.Sebagaimana pada siklus Otto, efisiensi siklus adalah:

Persamaan penambahan panas pada tekanan konstan pada siklus di atas ialah:Qin = M cp (T3 – T2)Sedang pengeluaran panas pada volume tetap ialahQout = M cv (T4– T1)Sehingga efisiensi siklus ialah

Dalam hal ini cv/cp = k, sehingga

Proses penambahan panas pada 2-3 adalah pada tekanan tetap, sehingga

atau

Proses 3-4 adalah adiabatik, sehinggaatau dengan mengganti T3 dengan ruas kanan pada persamaan (c), maka

Karena proses 1-2 adalah adiabatik, sedang V4=V1 (lihat grafik), maka

Dengan demikian persamaan (d) akan menjadi

Atau

Dengan demikian efisiensi siklus pada persamaan (b) akan menjadi

Karena telah diketahui bahwa:

Maka,

Dengan (V1/V2)k-1 = r adalah perbandingan kompresi motor, maka efisiensi bisa ditulis menjadi

Dari persamaan di atas terlihat bahwa efisiensi siklus diesel tergantung pada perbandingan kompresi dan perbandingan V3/V2 (untuk memudahkan, diberi notasi b). Efisiensi akan bertambah dengan memperbesar perbandingan kompresi, dan akan berkurang dengan bertambahnya b. Pada persamaan di atas, jika harga b mendekati 1 maka efisiensi siklus akan mendekati harga efisiensi siklus Otto. Dari persamaan tersebut terlihat juga bahwa pada perbandingan kompresi dan pemasukan panas yang sama, efisiensi siklus Otto lebih tinggi dibanding efisiensi siklus Diesel.

Referensi:http://id.wikipedia.org/wiki/berkas:Real_vs_Carnot.pnghttp://www.gurumuda.comhttp://syairpuisiku.files.wordpress.com

Tugas 2Apresiasikan rumus dilihat dari Hukum I Termodinamika memformulasikan Ud dan UL pada siklus Otto, siklus Diesel, dan siklus Carnot!

Jawab: Berdasarkan: Hukum Boyle (Robert Boyle, 1627 - 1691): Volume dari suatu gas adalah berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan jika suhunya dipertahankan tetap. Tekanan disini adalah tekanan mutlak.

V ~ 1/P atau PV = konstan (jika T konstan)

Hukum Charles (The Frenchman Jacques Charles, 1746-1823): Volume dari sejumlah gas berbanding lurus dengan suhu mutlak jika tekanan dipertahankan konstan.

V ~ T (jika P konstan)

Suhu mutlak : T (K) = T (0C) + 273.15

Hukum Guy-Lussac (Joseph Guy-Lussac 1778-1850): Pada volume tetap, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlak.

P ~ T (jika V konstan)

Suhu mutlak : T (K) = T (0C) + 273.15

Persamaan: PV = nRT dikenal sebagai persamaan gas ideal, dimana R adalah Konstanta gas umum.R = 8,315 J / (mol. K)= 0.0821 (L. atm) / (mol. K)= 1.99 calories / (mol. K)

Hipotesa Avogadro (Amedeo Avogadro, 1776-1856) mengatakan bahwa gas dengan volume yang sama pada tekanan dan temperatur yang sama mengandung jumlah molekul yang sama.NA = 6.02 X 1023NA dikenal sebagai bilangan Avogadro.

PV = nRT = (N/NA) RTPV = NkT

k = R/ NA = 8.315 J/(mol.K) / (6.02 X 1023 /mol)= 1.38 X 10-23 J/K

k dikenal sebagai Konstanta Boltzmann

Tekanan gas ideal :P = (1/3) mN / VdanPV = (1/3) mN PV = NkT Maka temperatur dapat dinyatakan sebagai:T = (1/3) m / katauT = (2/3k) {(1/2) (m )}{(1/2) (m )} merupakan energi kinetik (translasi) rata-rata gas.

Telah ditunjukkan bahwa: T = (2/3k) {(1/2) (m )} {(1/2) (m )} merupakan energi kinetik (translasi) rata-rata gas.

Dapat dituliskan bahwa:EK = (3/2) kTEnergi kinetik (EK) translasi rata-rata berbanding langsung dengan temperatur mutlak. Energi total secara keseluruhan dapat dituliskan menjadi N {(1/2) (m )} = (3/2) NkT Secara keseluruhan gas tidak bergerak, energi total merupakan energi dalam gas, U.U = (3/2) NkT = (3/2) nRT Besaran U tidak dapat diukur secara langsung dalam eksperimen, yang dapat diukur adalah turunannya, yakni kapasitas panas pada volume tetap, CV, walaupun sukar.

Yang biasa diukur adalah , Cp adalah kapasitas panas/kalor pada tekanan tetap. Dalam termodinamika klasik, untuk gas ideal Cp – Cv = nR

Sehingga diperoleh

Atau Cp = Cv + nR =(5/2) nR Sehingga diperoleh:

Dengan menggunakan distribusi Maxwell-Boltzmann diperoleh energi rata-rata molekul sebagai

berikut:E = Et + Er + Ev = (3/2)kT + (2/2)kT + (2/2)kT = (7/2) kT Energi rata-rata translasi (3/2)kT karena ada 3 derajat kebebasan (x,y,z), energi rata-rata rotasi (2/2)kT karena ada 2 derajat kebebasan, energi rata-rata vibrasi (2/2)kT karena ada 2 derajat kebebasan. Secara umum setiap derajat kebebasan menghasilkan energi rata-rata (1/2)kT. Prinsip ini dikenal sebagai prinsip ekipartisi energi (asas pembagian merata energi). Dari hasil di atas diperoleh:

U = (7/2) NkT = (7/2) nRTAtauCv = (7/2) nRCp = Cv + nR = (9/2) nR

Sehingga diperoleh:g = (9/7) = 1,29

Pengertian Proses Keliling (Siklus)Mengubah usaha menjadi kalor dapat dilakukan secara terus menerus. Tetapi mengubah kalor menjadi usaha tidak semudah itu karena menyangkut terbatasnya ruang tempat gas. Untuk dapat mengubah kalor menjadi usaha secara terus menerus, haruslah diupayakan agar gas yang telah melakukan usaha itu dikembalikan ke keadaan semula. Proses seperti ini disebut proses keliling atau siklus atau daur. Usaha luar total dapat dinyatakan:∆W = Wab - Wbc atau ∆W = luas daerah abcaDalam penerapannya, suatu proses keliling (siklus) dilakukan di dalam sebuah mesin kalor, Misalnya : – Mesin Bensin, siklusnya disebut siklus Otto– Mesin Diesel, siklusnya disebut siklus Rannkine– Mesin Carnot, siklusnya disebut siklus Carnot

a) Siklus Otto

– Kalor masuk pada proses b-c: Qh– Kalor dilepas pada proses d-a: QcKarena proses berupa siklus, maka tidak ada perubahan energi dalam. Akibatnya,Wtotal = Qtotal = Qserap – Qlepas= Qh - |Qc|

b) Mesin CarnotKonsep entropi berhubungan dengan salah satu cara tinjauan hukum kedua termodinamika. Entropi adalah suatu ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat di ubah menjadi usaha. Seperti halnya energi dalam, entropi termasuk fungsi keadaan, sehingga harga entropi hanya bergantung pada kedudukan awal dan kedudukan akhir sistem dan tidak bergantung pada lintasan yang ditempuh untuk mencapai keadaan akhir itu. Jadi, untuk suatu siklus termodinamika, dimana gas dimulai dari suatu keadaan menempuh lintasan tertentu dan kembali lagi ke kedudukan semula,

perubahan entropinya (∆S) sama dengan nol (∆S=0).Jika suatu sistem pada suhu mutlak T mengalami suatu proses reversible dengan menyerap sejumlah kalor Q, maka kenaikan entropi (∆S) dinyatakan : ∆S=(Q/T) dengan ∆S= kenaikan (perubahan) entropi, satuannya J/K atau JK-1.

dQr adalah kalor yang harus diberikan pada sistem pada suatu proses reversibel agar sistem berubah dari keadaan awal ke keadaan akhir.

Referensi:http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_Carnothttp://id.wikipedia.org/wiki/Entropihttp://www.gurumuda.comgurumuda.pdfHukum Termodinamika 1.ppt

Tugas 3

Teknis penambahan kalor pada sistem gas ideal pada empat (4) kondisi. Identifikasi teknis, formulasi serta grafik dan aplikasinya!

Jawab:Dikerjakan di Microsoft Power Point

Tugas 41) Aplikasi dari peristiwa adiabatik dan isotermal, berikan contohnya dan jelaskan proses kerjanya!2) Tiga (3) orang tokoh yang merupakan penggagas Hukum 2 Termodinamika II!

Jawab:Process Q W ΔUIsothermal mRT ln(P1/P2) mRT ln(P1/P2) 0Isometric m cv ΔT 0 mcvΔTIsobaric mcP ΔT P(V2-V1) mcvΔTAdiabatic 0 -mcvΔT mcvΔT

Questions Number 1:A. Example aplication of Adiabatic ProcessSome examples of the use of an adiabatic process, for example; expansion of steam in the cylinder steam engine, the gas expands very fast combustion engine.Similarly, the cooling system and air compression or on machine diesel in an air compressor machine. In addition, a stretch compression sound wave in a gas is an adiabatic process. WeatherWeather is one of natural events is an adiabatic process. A thermodynamic change of state in a system where there is no heat or mass transfer across the boundaries of the system. In this process, compression will result in warming and expansion will result in cooling.

CloudTemperature changes in adiabatic clouds occur in the clouds. There are several triggers (such as warming the earth's surface), the air bag will move to the left on the surface of the surrounding air pressure is lower, then the air bag will be stretched and expanded at the time of ride. In this system there is no heat addition and subtraction, but the change in temperature. The process of temperature change is the result of a process called adiabatic intermal. Briefly condensation processes in cloud formation is as follows:– The air will move upward through adiabatic cooling nisbinya humidity (RH) will increase, but before the RH reaches 100%, ie approximately 78% condensation has begun at the core of a larger condensation and active. RH changes occur because of the addition of water vapor by evaporation or saturation vapor pressure drop through cooling.– A drop of water and then began to grow into cloud drops to nearly 100% RH. Since water vapor has been used by the core-core and smaller core is greater or less active role rather than the volume of cloud drops formed much smaller than the number of core condensation.– Drop a cloud that formed generally has a radius of 5 to 20 mm. Drops of this size would fall at the speed of 0,01-5 cm / s is the velocity of air flow over a much larger cloud that drops will not fall to earth. Even if the humidity is less than 90% then drops it will evaporate. To be able to fall to the ground without evaporating it needed a larger drop of approximately 1 mm (1000 micrometers), because only the size of the drops so that they can beat up air movement (Neiburger, et. Al., 1995).– So difference between cloud drops and rain drops are the size. If a cloud is continuously growing, then the clouds will pass peak isotherm 0 C. But some of the cloud droplets are still liquid and partly solid, or ice crystals if there is a core freezing. If there is no core of freezing, then the cloud droplets remain liquid until it reaches the temperature of -40 C and even lower.

B. Example aplication of Isothermal Process AC (Air Conditioner)In fact, AC and refrigerator using the same principle as the liquid evaporates that heat is required. In the process of 'eliminating' hot, air-conditioning system also removes water vapor, in order to increase the comfort level of people while he was in the room. Filter (filter) is used to remove additional pollutants from the air. AC is used in a building typically uses central air conditioning. In addition, other types of AC Common room air conditioner installed in the window.The main key of the AC is the refrigerant, which generally is fluorocarbon, which flows in the system, becomes liquid and releases heat when inflated (pressurized), and gas and absorb heat when the pressure is reduced. Changes in the mechanism of liquid and gas cooling to reduce the pressure to provide or be divided into two areas: an air filter, fan and cooling coil (cooling coil) located on the side of the room and a compressor (pump), a condenser coil (the coil heat exchanger), and the fan on the outside window.Previously, we need to know the AC parts, so we can understand the system of air-conditioning work. AC work system consists of parts which serves to raise and lower the pressure so that evaporation and absorption of heat can take place. The following is a description of the AC parts: – Compressor : compressor unit is the power of the air-conditioning system. When the air conditioner running, turn the compressor working fluid / gas from low pressure forms refrigent to high pressure gas. High pressure gas is then passed to a condenser. Condenser: Condenser is a tool used to change / cool the high pressure gas into high pressure liquids. Fluid then flows into the tube hole.

– Orifice Tube : where high-pressure fluid pressure and low temperature cold liquid pressure lowering. In some systems, besides putting a hole tube, expansion valves are also installed.– The valve expansion : expansion valve, an important component of the system. This is designed to control the flow of cooling fluid through the valve orifice that changes the form of liquid to vapor as coolant leaving the expansion valve and entering the evaporator / cooling – Evaporator / cooling : refrigent absorbs heat in the room through the cooling coils and evaporator fan blowing cold air into the room. Refrigent in the evaporator begins to change back into a low-pressure steam, but still contains some liquid. Refrigent mixture then into the accumulator / dryer. This can also be applied as mouth / second orifice for the liquid that turned into a low-pressure steam is pure, before the compressor to obtain the pressure and circulating in the system again. Usually, evaporator fitted with a silicon that serves to absorb moisture from refrigent.So, the AC working system can be described as : Compressor cooling system is used as a tool to compress the working fluid (refrigent), which entered the compressor flows into the condenser refrigent then compressed in the condenser. In this condenser section is compressed refrigent will change phase from vapor phase refrigent will refrigent liquid phase, then the problem of heat of vaporization heat refrigent contained in refrigent. The amount of heat released by condenser compressor is the amount of energy required and the heat energy taken from the substance evaparator cooled. Refrigent pressure on the condenser in a condenser tube is relatively much higher than the pressure in-cheek refrigent evaporator pipes.After refrigent through the condenser and releases heat of vaporization from vapor phase to liquid phase is passed through refrigent expansion valve, expansion valve the pressure lowered to refrigent changes refrigent conditions of liquid phase to vapor phase and then transferred to the evaporator, evaporator refrigent this will change the situation from the liquid phase to the vapor phase, this phase change caused by the pressure refrigent made such that after passing refrigent expansion valve and evaporator pressure through the very bottom.This practical can be done with the existing pipe diameter dievaporator relatively higher compared with the existing pipe diameter in a condenser. With changing conditions refrigent from liquid phase to vapor phase to a phase change from liquid to vapor phase refrigent this process requires energy from the evaporation energy, in this case the energy is the energy used in the substance to be cooled. With energy taken taken the substance to be cooled so that the enthalpy of the substance will be cooled, with decreasing temperature of the substance that will enthalpi be cooled down. This process will change continuously until there is cooling in accordance with the wishes. With this electric cooler to cool it or lower the temperature of a substance can be easily done.

RefrigeratorWork system refrigerator compressor starts from the heart that functions as a refrigerator motor. At the time of electricity, compressor motors will spin and put pressure on the cooling material. Raw gas cooling to form when the gas pressure will be pressure and high temperature. In such form, allowing refrigerant to flow into the condenser. At the condensation point, the gas will condense and return to liquid form. High-pressure liquid coolant will be forced into the capillary tube.With so refrigerant to the evaporator will increase due to Capillarity pressure pipeline owned by the capillaries. While in the evaporator, liquid refrigerant will evaporate, and form back into a gas that has a pressure and temperature are very low. As a result, the air trapped between the low temperature evaporator, and finally reduced to a liquid form. In a recurring condition that allows the air to freeze into ice pellets. This happens in the body of water or intentionally placed in the

evaporator.Refrigerator or freezer more familiar with household appliances is commonly used. Refrigerator serves to cool or maintain the condition of food and drink to be more durable. The main components of the refrigerator is the compressor, condenser, expansion valve, evaporator and refrigerant. Fridge works by mensirkulasikan refrigerant. Usually located dibelakan refrigerator condenser and contact with the outside air, while the evaporator is located inside that will serve to cool the contents of the refrigerator. Before studying the workings of this refrigerator is better to recognize parts of his:– Insulation (insulation) is a tool to hold the heat so as not to go into the refrigerator and keep cold in the fridge does not get out – Temperature control function to regulate how many degrees of cold that we want– Evaporator fan is a fan placed near the evaporator aims to air mensirkulasikan Cold– Evaporator coils located inside the refrigerator, which is a tool used to change the freon liquid into steam by absorbing surrounding heat (cools the refrigerator) – Compressor equipment used to pump Freon – Condensor coils serve to change the vapor to a liquid by heat, is located outside of refrigerator – Defrost heater serves to destroy the existing snow on the fridge, this means using a condenser coil.– Leveling feet kedataran useful for adjusting the refrigerator.How the refrigerator can be seen from the diagram of the thermodynamic cycle (Figure 2) below. Refrigerant, such as freon into the compressor through a copper pipe in the form of steam. In a press freon compressor has been formed out of steam super (super-hot steam) and high pressure. This pressurized steam into the condenser and condenses water vapor mencadi. High pressure freon liquid inserted into the expansion valve so that the pressure drops dramatically, causing flash evaporation and so on to the evaporator to be changed again into steam. To turn it into steam evaporator absorbs heat in the vicinity, because the evaporator is placed in the refrigerator cold refrigerator.For the following outline of his order. Freon compressor in the form of vapor pressure and low temperature, out in the form of vapor pressure and high temperature then into the condenser. From the condenser in liquid form (high temperature and pressure) to the expansion valve the pressure drops (vapor and liquid) into the evaporator. From the evaporator out in the form of vapor and back kekompresor. This cycle continues over and over. Expansion of gas Perhaps you've seen a car or motorcycle who sped down the street suddenly burst tires?. Tire exploded because there was expansion of air or gas in the tires. Expansion occurs because the increase in air temperature due to friction with the pavement tire. Expansion in the expansion of the gas volume is defined as:

γ is the coefficient of volume expansion. Γ same value for all gases, namely 1 / 273 oC-1 expansion of the gas distinguished three kinds, namely a. expansion of gas at fixed temperature ( isothermal ), b. expansion of gases at fixed pressure, andc. expansion of gases at fixed volume.

Questions Number 2:In nature, processes occur in a certain direction, and not in the reverse direction. For example, if a

block of ice is put into a cup of hot water, the ice will melt and the temperature of the water will decrease as a result of heat transferred from the higher temperature water to the lower temperature ice. This process is satisfied the first law of thermodynamics, which requires the energy lost by the water equals the energy gained by the ice. Consider the reverse process. A block of ice is put into a cup of hot water. Heat is transferred from the ice to the water. As a result, the water temperature increases and the ice temperature decreases. This process still obeys the first law. That is, the energy lost by the block of ice equals the energy gained by the water. But this process never occurs.This example shows that if a process only satisfies the first law, it may not occur. Hence, another law must also be obeyed to guarantee a process to happen. This is the second law of thermodynamics. A process will not occur unless it satisfies both the first and the second laws of thermodynamics. Clausius Statement of the Second Law

Clausius Statement of the Second Law

The Clausius statement of the second law states:It is impossible for any system to operate in such a way that the sole result would be an energy transfer by heat from a cooler to a hotter body.Heat can transfer from a cooler body to a hotter body if other effects accomplishing the heat transfer occur within the system or its surroundings, or both. Air conditioners and refrigerators are devices to transfer heat from a cool space to its hot surroundings. But both of them need power input. The Clausius statement says that an air conditioner cannot cool a room without power input.Kelvin-Planck Statement of the Second Law

Kelvin-Plank Statement of the Second Law

A heat engine must reject some energy to a heat sink in order to run a cycle. That is, no heat engine can convert all the heat it received from a high-temperature source to work. It is the basis for the Kelvin-Planck statement of the second law of thermodynamics, which isIt is impossible for any system to operate in a thermodynamic cycle and deliver an equivalent amount of work to its surroundings while receiving energy by heat transfer from a single thermal reservoir.The Kelvin-Planck statement puts forward the idea that no heat engine can have 100 percent efficiency. It must exchange heat with a low-temperature heat sink as well as a high-temperature source to complete the thermodynamic cycle.

Equivalence of Two Statement The Clausius statement and the Kelvin-Planck statement of the second law of thermodynamics are equivalent in their consequences. Any device that violates the Kelvin-Planck statement also violates the Clausius statement.

Any Device that Violates the Kelvin-Plank Statement also Violates the Clausius Statement

Consider two devices A and B working between a high-temperature reservoir and a low-temperature reservoir. Device A is assumed to transfer Heat (QA,H) to work ( WA, net) and have 100 percent efficiency. That is, WA, net = QA,H Device A violates the Kelvin-Planck statement.Device B is a heat pump which receives heat (QB,L) from the low-temperature reservoir, receives work (WA, net) from device A and rejects the total energy of WA, net and QB,L to the high-temperature reservoir. Heat rejected by device C, which is the combination of devices A and B, to the high-temperature reservoir equals(QB,L + WA,net) - QA,H= (QB,L + WA, net) - WA, net = QB,LDevice C receives heat (QB,L) from the low-temperature reservoir and rejects the same amount of heat (QB,L) to the high-temperature reservoir. It violates the Clausius statement.

Any Device that Violates the Clausius Statement also Violates the Kelvin-Plank Statement

It can also be shown in a similar way that if a device violates the Clausius statement, it also violates the Kelvin-Planck statement. Hence, the Clausius statement and the Kelvin-Planck statement are two equivalent expressions of the second law of thermodynamics.Perpetual-Motion Machines The previous discussion shows that a process will not occur unless it satisfies both the first and the second laws of thermodynamics. But before this was commonly understood, a lot of efforts were spent to create machines which violate the first law or the second law. This kind of machines are called perpetual-motion machines. Devices that violate the first law are called perpetual-motion machines of the first kind (PMM1). Devices that violate the second law are called perpetual-motion machines of the second kind (PMM2).

Referensi:http://www.ecourses.ou.edu/cgibin/ebook.cgi?doc=&topic=th&chap_sec=05.2&page=theoryhttp://www.google.comhttp://en.wikipedia.org/wiki/Fundamental_thermodynamic_relationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Internal_energy