SIMULASI TERMODINAMIKA DAN BENTUK - PERUBAHAN ENERGI
PHET PHYSICS SIMULATION
Halo Sobat Fisika, kembali lagi Bersama saya Verren di postingan blog khusus fisika. Pada kesempatan kali ini saya masih akan mereview tentang materi termodinamika fisika kelas 11, meskipun saya masih mereview materi termodinamika tapi pada isi blog kali ini akan jauh lebih seru dan asik. Mungkin kalian akan bertanya-tanya kenapa saya bisa berkata pada isi materi blog ini seru, itu semua karena kita akan belajar fisika sambil mencoba simulasi, jadi kita akan membahas materi termodinamika sambil seru-seruan mengamati simulasi. Tentunya, dengan mengamati animasi dari simulasi fisika yang interaktif pastinya kita akan semakin semangat dan mempermudah pemahaman kita tentang bab termodinamika. Tapi sebelum kita masuk ke dalam simulasi, kita akan masuk ke dalam pembahasan mengenai perubahan bentuk dan energi.
Tahukah kalian bahwa di dalam kehidupan
sekitar kita, ada banyak sekali energi. Bahkan aktivitas yang kita lakukan /
kita kerjakan tentunya melibatkan energi. Energi tidak bisa dilihat namun bisa kita
rasakan. Misalnya ketika kita sedang berjemur di bawah panas matahari, maka
kita akan merasakan panas menyengat di tubuh kita. Rasa panas yang kita rasakan
berasal dari energi cahaya yang dipancarkan matahari, sebab itulah kita hanya
bisa merasakannya tanpa bisa memegang, mendengar atau melihat bentuk dari energi
itu sendiri.
Ada 5 Bentuk energi yang paling sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti contohnya energi kimia, energi mekanik, energi listrik, energi cahaya dan energi termal. Keduanya memiliki berbagai perbedaan bentuk diantaranya, energi-energi ini tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan sama seperti yang tertulis pada hukum kekekalan energi. Namun, energi bisa dirubah bentuk atau mengalami perubahan bentuk. Berikut adalah penjelasan mengenai bentuk-bentuk energi :
1. Energi cahaya
Energi cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh benda-benda yang dapat memancarkan cahaya. Seperti salah satunya energi cahaya yang dihasilkan matahari, matahari adalah penyumbang terbesar energi. Selain itu, energi ini dapat kita temukan pada api, senter yang menyala, lampu listrik yang menyala, lampu motor yang dinyalakan, lampu mobil yang dinyalakan, kilat dan bintang-bintang di langit. Energi cahaya dapat dimanfaatkan dalam berbagai aspek kehidupan. Energi cahaya begitu banyak memiliki manfaat yang dapat membantu segala aspek kehidupan kita, bahkan energi cahaya telah dimanfaatkan oleh manusia sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Surya dengan bantuan panel surya.
2. Energi Termal
Energi termal atau yang sering disebut dengan energi panas merupakan energi yang dihasilkan atau didapat dari api atau panas bumi. Energi ini dapat diubah menjadi energi gerak atau energi listrik yang sangat diperlukan oleh manusia. Energi panas didapat dari api atau panas bumi. Energi ini dapat diubah menjadi energi gerak atau energi listrik yang diperlukan oleh manusia.
3. Energi mekanik
Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki oleh semua benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu sekaligus berada pada kedudukan (posisi) tertentu terhadap titik acuannya. Energi mekanik sering kali dikatakan sebagai penjumlahan dari energi kinetic dan potensial.
4. Energi kimia
Energi kimia adalah sebuah energi yang ada di dalam persenyawaan kimia. Energi kimia dihasilkan dari proses kimia. Untuk jumlah yang dihasilkan oleh energi kimia tergantung dari jenis bahan kimia, pereaksi kimia dan reaksi kimia yang terjadi. Seperti ketika kita mengonsumsi makanan sehari-hari, maka makanan itu menghasilkan energi kimia yang dapat membantu proses / laju metabolisme tubuh kita.
5. Energi Listrik
Energi Listrik adalah salah satu jenis energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik atau energi yang tersimpan dalam arus listrik untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan, mendinginkan atau menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain. Energi listrik menjalankan peralatan rumah tangga, peralatan perkantoran, mesin industri, kereta api listrik, lampu umum, alat pemanasan, memasak, dan lain-lain.
Sebenarnya masih ada banyak lagi energi yang terdapat di dalam kehidupan sehari-hari, namun saya akan menjelaskan 5 energi yang akan terlibat di dalam simulasi di bawah ini.
Jadi dari simulasi ini, kita akan mengidentifikasi kira-kira simulasi yang sedang kita lakukan termasuk hukum termodinamika 1 atau hukum termodinamika 2, mengidentifikasi manakah yang disebut sebagai kalor, usaha, dan energi dalam (∆U), efisiensi mesin carnot, dan koefisien performansi (untuk mesin pemanas dan mesin pendingin). Tentunya, dengan mengamati animasi dari simulasi fisika yang interaktif pastinya kita akan semakin semangat dan mempermudah pemahaman kita dalam membedakan kalor, usaha, energi dalam (∆U), efisiensi mesin carnot, koefisien performansi pada mesin pemanas dan mesin pendingin. Lalu dari simulasi yang dilakukan saya akan menghubungkan setiap perubahan yang terjadi dengan bentuk-bentuk energi yang telah saya jabarkan di atas, Ayo langsung saja kalian scroll postingan blog ini.
I. SIMULASI I = PERISTIWA YANG MELIBATKAN HUKUM 1 TERMODINAMIKA
Jadi pada simulasi pertama, saya akan melakukan beberapa langkah-langkah awal sebelum lanjut ke langkah identifikasi, yaitu
-Letakkan gelas beaker yang masing-masing berisikan air dan minyak pada kaki tiga di atas sebuah alat yang dapat memanaskan (heat) dan mendinginkan (cool).
-Setelah itu, letakkan kubus iron ke dalam gelas beaker yang berisikan minyak dan meletakkan kubus brick ke dalam gelas beaker yang berisikan air.
-Langkah terakhir yang perlu dilakukan adalah menceklis “energy symbols” dan “link heaters” yang terletak di sebelah kanan atas. Penceklisan “energy symbols” bertujuan supaya kita dapat melihat keberadaan sebuah energi pada komponen yang tersedia di layar simulasi, sedangkan fungsi “link heaters” adalah supaya saat kita memanaskan dan mendinginkan gelas beaker maka kedua tombol pemanas/pendingin langsung menyala bersamaan / fitur yang mempermudah pemanasan atau pendinginan apabila ingin mengamati kedua objek secara bersamaan dalam sebuah simulasi.
-Setelah meletakkan komponen simulasi, jangan dipanaskan atau didinginkan dahulu supaya kita bisa mengamati kondisi awal “energy” pada gelas beaker yang berisikan air (water) dan minyak (oil) serta kubus “bricks” dan kubus “iron”.
Bisa kita amati beberapa hal dalam keadaan awal sebelum simulasi dilanjutkan, yaitu :
- Kubus “bricks” memiliki lebih banyak energi dibandingkan dengan kubus “iron”
- Energi yang terkandung pada gelas beaker yang berisikan air jauh lebih banyak dibandingakn dengan gelas beaker yang berisikan minyak.
Setelah melihat simulasi ini, bisa kita identifikasikan beberapa hal yang akan saya jelaskan pada poin-poin di bawah ini, yaitu :
- Usaha (W) = Bisa kita perhatikan bahwa yang dikatakan usaha adalah partikel-partikel energi yang bergerak mengalir ke atas. Karena usaha di definisikan sebagai ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan, sistem yang dimaksudkan adalah masing-masing gelas yang berisikan minyak (oil) dan air (water). Partikel-partikel energi yang saling bergerak keluar dari gelas beaker dikatakan sebagai usaha karena partikel energi telah keluar dari sistem menuju lingkungan setelah ada perlakuan pemanasan pada gelas beaker / sistem.
- Kalor (Q) = Bisa kita perhatikan bahwa yang dikatakan sebagai kalor di dalam simulasi ini adalah partikel-partikel energi yang muncul dari mesin pemanas yang bergerak ke sistem (gelas beaker yang berisikan minyak dan air). Karena kalor sendiri didefinisikan sebagai energi yang ditransfer dari satu benda ke benda lain karena adanya perbedaan suhu. Alat pemanas dan gelas beaker memiliki perbedaan suhu. Selain itu, kalor yang kita identifikasi dapat terlihat pada partikel-partikel energi yang bergerak seperti jatuh dari gelas beaker. Hal ini dikarenakan terjadi perubahan suhu karena pada awalnya suhu dipanaskan kemudian suhu diturunkan sehingga ada energi yang berpindah.
- Perubahan Energi dalam (∆U) = Bisa kita perhatikan bahwa yang dikatakan sebagai energi dalam pada simulasi ini adalah setiap partikel-partikel energi yang saling bergerak atau mengalami pergerakan di dalam gelas beaker. Karena energi dalam merupakan hasil dari jumlah energi kinetik seluruh partikel penyusunnya, ditambah jumlah seluruh energi potensial dari interaksi antara seluruh partikel. Interaksi antara seluruh partikel yang dimaksudkan dapat kita lihat dari pergerakan-pergerakan partikel energi antara satu dengan yang lain di dalam sistem.
PERTANYAAN
Jawaban
= Jika kalian bertanya-tanya apakah energi dimusnahkan maka jawabannya tentu
saja tidak, hal ini tentu saja sesuai dengan pernyataan hukum kekekalan energi.
Jika
berbicara tentang hukum kekekalan energi, maka bisa kita identifikasi bahwa
simulasi pemanasan dan pendinginan gelas beaker melibatkan hukum 1
termodinamika karena beberapa alasan, yaitu :
1.Hukum
1 termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan
tapi hanya dapat dikonversi dari suatu bentuk ke bentuk lain. Energi pertama
terdapat pada api, lalu saat sampai pada proses pemanasan di sistem atau gelas
beaker maka energi akan diubah yaitu diibaratkan seperti uap yang bergerak
atas.
2.Hukum
1 termodinamika melibatkan perubahan kalor. Kalor yang dipanaskan oleh api akan
bergerak dari sistem ke lingkungan, dan setiap partikel-partikel energi yang
masih berada didalam gelas beaker (sistem) merupakan energi dalam sisa.
Hukum termodinamika 1, memiliki rumusan berikut ini :
FUNFACT MINYAK DAN AIR :
Sambil
membahas simulasi, saya juga akan membahas tentang funfact air dan minyak.
Mungkin sejak awal kalian bertanya-tanya mengapa aku menggunakan air dan minyak
secara bersamaan, hal ini dikarenakan aku ingin menunjukkan satu hal yang
menarik dari air dan minyak. Jika kita taruh thermometer pada gelas beaker yang
berisikan air dan minyak, dan beberapa saat kita memanaskan kedua gelas beaker
secara bersamaan maka dapat kita perhatikan bahwa temperature/suhu minyak
bergerak lebih cepat dibandingkan dengan air. Hal ini dikarenakan minyak jauh
lebih mudah panas dibandingkan dengan air, Titik didih minyak umumnya jauh
lebih tinggi dari air (sekitar 250-350 °C dibandingkan 100 °C)
Supaya
penjelasan saya di atas jauh lebih jelas dan dapat dimengerti, jangan lupa
nonton video di bawah ini ya sobat.
SIMULASI II = PERISTIWA YANG MELIBATKAN HUKUM TERMODINAMIKA II (EFISIENSI MESIN CARNOT)
Jadi pada simulasi kedua, saya akan melakukan beberapa langkah-langkah awal sebelum lanjut ke langkah identifikasi, yaitu :
1.Ganti Anak yang mengayuh sepeda dengan matahari.
2.Ganti generator dengan Panel Surya karena tentunya jika kita tetap menggunakan generator, maka tidak ada pergerakan yang terjadi sebab matahari tidak bisa menggerakan generator.
3.Ganti Gelas Beaker yang berisikan air dengan kipas angin.
4.Lalu Ceklis “Energy Symbol”
Bisa kita perhatikan bahwa dalam simulasi ini, ada 4 energi yang terlibat, yaitu :
1.Energi Cahaya (Light Energy)
2.Energi Listrik (Electrical Energy)
3.Energi Mekanik (Mechanical Energy)
4.Energi Termal (Thermal Energy) -> keberadaannya sedikit dan hanya dapat dilihat sesekali, tidak seperti ketiga energi lainnya yang dapat kita lihat di monitor simulasi.
Jadi pada simulasi kedua, energi cahaya yang dihasilkan matahari kemudian mengalami perubahan bentuk menjadi energi listrik setelah diserap oleh panel surya. Panel surya memberikan energi listrik pada kipas angin sehingga kipas angin mampu berputar atau mengalami pergerakan yang menghasilkan energi mekanik. Pergerakan kipas angin rupanya menyebabkan panas pada belakang mesin kipas dan menghasilkan energi termal.
Bisa kita amati beberapa hal dalam simulasi tersebut, yaitu :
1.Matahari bersinar dan menghasilkan energi cahaya.
2.Energi Cahaya diserap oleh panas matahari.
3.Energi panas diubahkan menjadi energi mekanik yang akhirnya bisa menggerakan kipas angin. Kipas angin bergerak dengan bantuan panel surya.
4.Pergerakan pada kipas angin menghasilkan sebuah energi mekanik.
5.Dapat kita perhatikan bahwa, di belakang mesin kipas angin sesekali muncul energi thermal.
Setelah
melihat simulasi ini, bisa kita identifikasikan beberapa hal yang akan saya
jelaskan pada poin-poin di bawah ini, yaitu :
1.T1 (Suhu Tinggi) = Suhu yang dihasilkan dari panas matahari. Matahari tentunya memiliki temperatur suhu yang sangat tinggi sekali.
2.T2 (Suhu Rendah) = Suhu yang dihasilkan dari pergerakan kipas angin. Tentunya suhu yang dihasilkan kipas angin jauh lebih sejuk dan tidak sepanas suhu yang dihasilkan matahari.
3.Q1 (Kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah) = Kondisi Q1 bisa tampak Ketika matahari menyinari panel surya dan panel surya mengubahkan energi cahaya menjadi energi mekanik, pengubahan energi cahaya yang bersuhu tinggi ke energi mekanik bisa dikatakan sebagai Q1 dalam simulasi ini.
4.Q2 (Kalor yang mengalir dari sistem tanpa terjadi perubahan temperatur/suhu) = Kondisi Q2 bisa tampak ketika pergerakan kipas angin ternyata memunculkan energi thermal yang sesekali tampak di belakang kipas angin.
Sehingga
dari identifikasi ini, kita bisa mengetahui bahwa simulasi ini melibatkan hukum
2 termodinamika pada penerapan mesin carnot. Karena panel surya menyerap energi
cahaya maka ada aliran energi yang mengalir yaitu energi listrik, energi
listrik memberikan pergerakan pada kipas angin yang kita kenal sebagai
efisiensi mesin carnot. Maka dari itu, kita bisa mengetahui bahwa efisiensi
mesin carnot dirumuskan sebagai berikut :
FUN FACT MATAHARI DAN PANEL SURYA :
Mungkin kalian bertanya-tanya, pada simulasi tersebut dapat kita perhatikan terdapat fitur cloud dan non cloud pada matahari, kebetulan sekali aku ingin membagikan informasi bahwa sebenarnya intensitas matahari sangat mempengaruhi sistem kerja panel surya. Panel Surya sangat bergantung kepada energi cahaya matahari untuk mengumpulkan energi matahari secara efektif. Oleh karena itu, beberapa hari hujan yang mendung dapat memberikan efek yang nyata pada sistem energi. Sehingga panel surya sangat tidak efektif ketika cuaca sedang tidak mendukung / bulan memasuki musim penghujan. Sehingga bisa kita amati ya ketika kita naikkan intensitas awan, energi matahari terhalang awan sehingga tidak bisa menyinari panel surya. Kemudian Panel tidak dapat mengubah energi panas menjadi energi listrik, ketidakmampuan panel surya dalam menyerap energi cahaya matahari akhirnya menyebabkan kipas tidak bisa bergerak sebab tidak ada energi listrik yang mengalir menuju kipas..
Supaya penjelasan saya di atas jauh lebih jelas dan dapat dimengerti, jangan lupa nonton video di bawah ini ya sobat.
SIMULASI III = PERISTIWA YANG MELIBATKAN HUKUM 2 TERMODINAMIKA (KOEFISIEN PERFORMANSI PADA MESIN PEMANAS / MESIN KALOR)
Jadi pada simulasi ketiga, saya akan melakukan beberapa langkah-langkah awal sebelum lanjut ke langkah identifikasi, yaitu :
-Reset percobaan kembali ke kondisi semula.
-Ganti Anak yang mengayuh sepeda dengan teko.
-Gunakan Generator dalam simulasi ketiga ini.
-Gunakan Gelas Beaker yang berisikan air (water).
-Lalu Ceklis “Energy Symbol”
-Energi Termal (Thermal Energy).
-Energi Mekanik (Mechanical Energy).
-Energi Listrik (Electrical Energy).
Jadi pada simulasi ketiga, ketel air menghasilkan energi termal setelah dipanaskan oleh pemanas. Energi termal kemudian diubahkan oleh generator sehingga menjadi energi mekanik, energi mekanik yang dihasilkan oleh generator kemudian diubahkan menjadi energi listrik yang dapat memanaskan gelas beaker yang berisikan air. Kemudian pemanasan air rupanya menghasilkan energi termal.
Bisa kita amati beberapa hal dalam simulasi tersebut, yaitu :
1.Alat Pemanas memanaskan sebuah teko dengan memberikan energi termal sehingga tekopun juga menghasilkan energi termal.
2.Energi Termal kemudian mendekati generator dan mengubahkan energi termal itu menjadi energi mekanik.
3.Energi mekanik menggerakan generator dan generator menghasilkan energi listrik.
4.Energi listrik pada akhirnya mampu memanaskan gelas beaker yang berisi air dan gelas beaker menghasilkan uap-uap panas dalam bentuk energi termal.
Setelah melihat simulasi ini, bisa kita identifikasikan beberapa hal yang akan saya jelaskan pada poin-poin di bawah ini, yaitu :
-Q1 = Bisa kita perhatikan yang dianggap sebagai Q1 dalam simulasi ini adalah energi termal yang dihasilkan dari mesin pemanas yang masuk ke ketel air. Karena kita bisa mendefinisikan bahwa Q1 merupakan perpindahan kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah, suhu tinggi yang dimaksudkan adalah pemanas yang berada di bawah ketel air.
-Q2 = Bisa kita perhatikan bahwa yang dianggap sebagai Q2 dalam simulasi ketiga ini adalah energi termal yang keluar dari ketel.
-T1 = Bisa kita perhatikan bahwa yang dianggap sebagai T1 adalah suhu yang dihasilkan dari mesin pemanas.
-T2 = Bisa kita perhatikan bahwa yang dianggap sebagai T2 adalah suhu yang dibawa generator kepada gelas beaker, pergerakan yang dilakukan oleh generator setidaknya telah menurunkan sedikit demi sedikit suhu dari temperature awal.
-W = Bisa kita perhatikan bahwa yang dianggap sebagai W dalam simulasi ini adalah energi termal yang keluar dari gelas beaker.
-Ketel dianggap sebagai sumber panas, sedangkan pemanas dibawahnya merupakan alat untuk memanaskan / menciptakan sumber panas. Dimana pemanas dibawahnya digunakan sebagai perantara agar ketel menjadi sumber panas yang dapat menghasilkan energi termal.
Sehingga
dari identifikasi ini, kita bisa mengetahui bahwa simulasi ini melibatkan hukum
2 termodinamika pada koefisien performansi mesin pemanas. Maka dari itu, kita
bisa mengetahui bahwa koefisien performansi untuk mesin pemanas dirumuskan
sebagai berikut :
Supaya penjelasan saya di atas jauh lebih jelas dan dapat dimengerti, jangan lupa nonton video di bawah ini ya sobat.
SIMULASI IV = PERISTIWA YANG MELIBATKAN HUKUM 2 TERMODINAMIKA (KOEFISIEN PERFORMANSI PADA MESIN PENDINGIN)
Jadi pada simulasi keempat, saya akan melakukan beberapa langkah-langkah awal sebelum lanjut ke langkah identifikasi, yaitu :
-Reset percobaan kembali ke kondisi semula untuk memulai simulasi baru.
-Gunakan anak yang sedang mengayuh sepeda, jangan ganti dengan lainnya.
-Gunakan generator untuk membantu pergerakan dari simulasi tersebut.
-Ganti Gelas Beaker yang berisikan air (water) dengan komponen baru kipas angin.
-Lalu Ceklis “Energy Symbol” untuk menampilkan energi yang yang sedang bergerak.
Bisa kita perhatikan bahwa dalam simulasi ini, ada 4 energi yang terlibat, yaitu :
1.Energi Kimia (Chemical Energy).
2.Energi Mekanik (Mechanical Energy).
3.Energi Termal (Thermal Energy).
4.Energi Listrik (Electrical Energy).
Jadi pada simulasi keempat, seorang anak mengayuhkan sepeda dan energi kimia yang terdapat pada tubuh anak diubahkan menjadi energi mekanik seiring kaki anak mengayuhkan sepeda. Proses pengayuhan sepeda rupanya juga menghasilkan energi termal. Energi mekanik yang dihasilkan dari ayuhan kaki anak mengalir ke generator dan generator mengubahkan energi mekanik ini menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan generator kemudian dialirkan ke kipas angin dan akhirnya kipas angin mampu bergerak, pergerakan kipas angin menghasilkan energi mekanik.
Bisa kita amati beberapa hal dalam simulasi tersebut, yaitu :
1.Di dalam tubuh seorang anak terdapat energi kimia, ketika anak tersebut mengayuh sepeda maka sedikit demi sedikit energi kimia akan keluar dari tubuh anak dan diubahkan menjadi energi mekanik pada saat kaki anak mengayuh sepeda.
2.Ketika bergerak mengayuh sepeda, anak mengeluarkan energi termal. Energi termal adalah energi internal yang ada dalam suatu sistem akibat suhunya
3.Energi mekanik akan memberikan pergerakan pada generator dan generator mengubahkan energi mekanik menjadi energi listrik.
4.Energi listrik membuat kipas angin mampu bekerja dan memberikan pergerakan / perputaran, perputaran pada kipas angin menghasilkan energi mekanik.
5.Sesekali dapat kita lihat bahwa di belakang kipas angin muncul energi termal.
Setelah melihat simulasi ini, bisa kita identifikasikan beberapa hal yang akan saya jelaskan pada poin-poin di bawah ini, yaitu :
1.Q1 = Bisa kita ketahui yang dimaksudkan sebagai Q1 dalam simulasi tersebut adalah energi termal yang dihasilkan dari pengayuhan sepeda. Karena Q1 didefinisikan sebagai perpindahan kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah, suhu tinggi yang dimaksudkan adalah tubuh si anak.
2.Q2 = Bisa kita ketahui yang dimaksudkan sebagai Q2 dalam simulasi tersebut adalah energi termal yang dihasilkan di belakang mesin kipas angin akibat pergerakan atau perputaran dari kipas angin itu sendiri.
3.T1 = Bisa kita ketahui bahwa yang dimaksudkan sebagai T1 dalam simulasi keempat ini adalah anak sebagai sumber panas (bersuhu tinggi). Sebab di dalam tubuh anak terdapat energi kimia, bila kita kembali mengingat pelajaran biologi bahwa mekanisme dan metabolisme yang menghasilkan panas pada tubuh manusia tidak bisa terlepas dari energi kimia yang terdapat pada manusia itu sendiri. Energi kimia juga bersumber dari makanan yang kita konsumsi dan sebagainya.
4.T2 = Bisa kita ketahui bahwa yang dimaksudkan sebagai T2 dalam simulasi tersebut adalah suhu yang dihasilkan oleh kipas, tentunya kipas memberikan udara sejuk yang bila diukur temperaturenya jauh lebih rendah dari temperature pada panas di tubuh manusia.
5.W = Bisa kita ketahui bahwa yang dimaksudkan sebagai usaha adalah energi listrik yang dihasilkan oleh generator. Karena usaha didefinisikan sebagai ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan, sistemnya adalah tubuh manusia. Tubuh manusia memberikan energi mekanik yang diubahkan oleh generator menjadi energi listrik.
Sehingga
dari identifikasi ini, kita bisa mengetahui bahwa simulasi ini melibatkan hukum
2 termodinamika pada koefisien performansi mesin pendingin. Maka dari itu, kita
bisa mengetahui bahwa koefisien performansi untuk mesin pendingin dirumuskan
sebagai berikut :
Supaya
penjelasan saya di atas jauh lebih jelas dan dapat dimengerti, jangan lupa
nonton video di bawah ini ya sobat.
PERTANYAAN
Mungkin
kalian bertanya-tanya, mengapa ada koefisien performansi mesin pemanas dan
mesin pendingin. Hal ini tentunya dikarenakan Mesin pendingin dan mesin pemanas
memiliki perbedaan yang signifan, misalnya pada sistem kerja mesin pendingin
terdapat proses membuang kalor dari tempat dingin ke tempat panas dan
membutuhkan usaha supaya proses tersebut bisa berjalan. Mesin pendingin
membutuhkan usaha karena proses pada mesin pendingin tidak spontan. Sedangkan
pada mesin pemanas tidak perlu usaha untuk melakukanya.
QUESTION
Tentu
saja kipas angin termasuk mesin pendingin karena kipas angin memiliki fungsi
utama untuk mendinginkan udara di sekitarnya, memberikan rasa sejuk karena
angin yang dihasilkan dari pergerakan kipas angin tersebut. Jadi, mesin
pendingin bukan hanya bisa kita temukan pada kulkas dan AC, namun kipas angin
juga demikian.
Supaya
penjelasan saya di atas jauh lebih jelas dan dapat dimengerti, jangan lupa
nonton video di bawah ini ya sobat.
Tidak
terasa, kita sudah mempelajari mengenai keempat simulasi di atas sobat. Untuk
mendukung pemahaman kita semua, saya sudah menyediakan 3 latihan soal fisika bervariasi
mulai dari Latihan soal Hukum 1 termodinamika dan Hukum 2 termodinamika,
soal-soal di bawah ini diharapkan dapat membantu kita semua dalam memahami bab
termodinamika fisika karena sudah dilengkapi dengan jawaban dan pembahasan lewat
yang lengkap.
1. Perhatikan
gambar di bawah ini, tentukan efisiensi mesin kipas angin apabila matahari
menyinari bumi dengan temperatur 227°C, kemudian panasnya diserap oleh panel
surya dan setiap energi cahaya yang dihasilkan selalu mengalami perpindahan
menjadi energi listrik sebesar 350 J selama matahari terus bersinar, setelah
itu dialirkan listrik sehingga kipas angin mampu berputar dan memberikan rasa
sejuk di Kamar Bella sebesar 27°C.
a. 10 %
b. 20 %
c. 30 %
d. 40 %
e. 50 %
Dik = T1 = 227 °C + 273 °K = 500 °K
Dit = η ?
Dij =
η=
η=
η= 40 %
Jadi, efisiensi mesin kipas
angin tersebut adalah 40 %
Pembahasan Video :
2. Perhatikan
gambar di bawah ini, Devina melakukan percobaan di laboratorium dengan
memanaskan air dan minyak pada gelas beaker
di atas pembakar spiritus. Kecerobohan Devina menyebabkan gelas yang
berisikan air tumpah dan sekarang ia hanya bisa mengamati pemanasan minyak.
Setelah diamati, Devina mendapatkan data sebagai berikut :
1)
Usaha = 30 J
2)
Kalor = 50 J
3)
Suhu = 50°C
Tentukan
energi dalam dengan rumus hukum 1 termodinamika berdasarkan data yang Devina
peroleh dari percobaan di laboratorium!
Penyelesaian =
Dik = W = 30 J
= Q = 50 J
= T = 50°C
Dit = ∆U?
Dij =
Q = W + ∆U
∆U = Q – W
∆U = 50 – 30
∆U = 20 J
Jadi,
nilai dari ∆U sebesar 20 J
Pembahasan Video :
3.Perhatikan gambar di bawah ini dan bacalah soal cerita dengan teliti. Profesor Evan berencana untuk melakukan percobaan untuk menyalakan kipas rumahnya dengan sebuah generator, untuk memacu generator bergerak makai a meminta bantuan anaknya untuk mengayuh sepeda dimana sepedanya sudah disambungkan dengan generator. Setelah dicoba, rupanya percobaan Prof. Evan berhasil dan Ia mendapatkan data-data dari percobaan setelah mengukurnya yang ia tuliskan pada gambar di bawah ini.
Berdasarkan data percobaan tersebut, Bantu Prof.Evan untuk menjawab pertanyaan di bawah ini :
1) Hitunglah Koefisien Performansi dari Percobaan berikut!
2) Tentukan Usaha!
Penyelesaian :
Dik = Q1 = 670 J
= Q2 = 300 J
= T1 = 25 °K
Dit = 1) Cp?
= 2) W?
Dij =
1) Cp = ( Q2 / Q1-Q2) x 100 %
Cp =
Cp =
Cp =
Cp =
Cp = 81 %
Jadi,
Koefisien performansi bernilai sebesar 81 %
b) Cp = Q2 / W
W = Q2 / Cp
Q = 300 / 81
W = 3,7 J
Jadi, nilai
dari usaha tersebut adalah 3,7 J
Pembahasan Video :
Bagi kalian yang ingin melakukan simulasi yang serupa, kalian
bisa menggunakan link di bawah ini
https://phet.colorado.edu/en/simulation/energy-forms-and-changes
Wah rasanya sangat menyenangkan sekali bisa mempelajari materi
termodinamika, semoga postingan blog ini bisa bermanfaat bagi kita semua dan
jangan lupa untuk membuka postingan blog sebelumnya supaya bisa membantu kalian
belajar mengenai termodinamika. Saya mengucapkan Terima kasih dan sampai jumpa
di postingan blog selanjutnya.
Referensi :
https://pt.slideshare.net/fauziahpieter/sistem-kerja-kalor-dan-energi-dalam
https://archimedesximipa3.blogspot.com/2019/01/mesin-pendingin-oke-jadi-gini-gankita.html
0 Comments