Tahukah kalian apaTermokopel?

Termokopel
Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan panas dalam benda yang diukur temperaturnya menjadi perubahan potesial/ tegangan listrik (voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.

A. Prinsip Operasi

Pada tahun 1821, seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck menemukan bahwa sebuah konduktor (semacam logam) yang diberi perbedaan panas secara gradien akan menghasilkan tegangan listrik. Hal ini disebut sebagai efek termoelektrik. Untuk mengukur perubahan panas ini gabungan dua macam konduktor sekaligus sering dipakai pada ujung benda panas yang diukur. Konduktor tambahan ini kemudian akan mengalami gradiasi suhu, dan mengalami perubahan tegangan secara berkebalikan dengan perbedaan temperatur benda. Menggunakan logam yang berbeda untuk melengkapi sirkuit akan menghasilkan tegangan yang berbeda, meninggalkan perbedaan kecil tegangan memungkinkan kita melakukan pengukuran, yang bertambah sesuai temperatur. Perbedaan ini umumnya berkisar antara 1 hingga 70 microvolt tiap derajad celcius untuk kisaran yang dihasilkan kombinasi logam modern. Beberapa kombinasi menjadi populer sebagai standar industri, dilihat dari biaya, ketersediaanya, kemudahan, titik lebur, kemampuan kimia, stabilitas, dan hasil. Sangat penting diingat bahwa termokopel mengukur perbedaan temperatur di antara 2 titik, bukan temperatur absolut.
Pada banyak aplikasi, salah satu sambungan —sambungan yang dingin— dijaga sebagai temperatur referensi, sedang yang lain dihubungkan pada objek pengukuran. contoh, pada gambar di atas, hubungan dingin akan ditempatkan pada tembaga pada papan sirkuit. Sensor suhu yang lain akan mengukur suhu pada titik ini, sehingga suhu pada ujung benda yang diperiksa dapat dihitung. Termokopel dapat dihubungkan secara seri satu sama lain untuk membuat termopile, dimana tiap sambungan yang panas diarahkan ke suhu yang lebih tinggi dan semua sambungan dingin ke suhu yang lebih rendah. Dengan begitu, tegangan pada setiap termokopel menjadi naik, yang memungkinkan untuk digunakan pada tegangan yang lebih tinggi. Dengan adanya suhu tetapan pada sambungan dingin, yang berguna untuk pengukuran di laboratorium, secara sederhana termokopel tidak mudah dipakai untuk kebanyakan indikasi sambungan lansung dan instrumen kontrol. Mereka menambahkan sambungan dingin tiruan ke sirkuit mereka yaitu peralatan lain yang sensitif terhadap suhu (seperti termistor atau dioda) untuk mengukur suhu sambungan input pada peralatan, dengan tujuan khusus untuk mengurangi gradiasi suhu di antara ujung-ujungnya. Di sini, tegangan yang berasal dari hubungan dingin yang diketahui dapat disimulasikan, dan koreksi yang baik dapat diaplikasikan. Hal ini dikenal dengan kompensasi hubungan dingin. Biasanya termokopel dihubungkan dengan alat indikasi oleh kawat yang disebut kabel ekstensi atau kompensasi. Tujuannya sudah jelas. Kabel ekstensi menggunakan kawat-kawat dengan jumlah yang sama dengan kondoktur yang dipakai pada Termokopel itu sendiri. Kabel-kabel ini lebih murah daripada kabel termokopel, walaupun tidak terlalu murah, dan biasanya diproduksi pada bentuk yang tepat untuk pengangkutan jarak jauh – umumnya sebagai kawat tertutup fleksibel atau kabel multi inti. Kabel-kabel ini biasanya memiliki spesifikasi untuk rentang suhu yang lebih besar dari kabel termokopel. Kabel ini direkomendasikan untuk keakuratan tinggi. Kabel kompensasi pada sisi lain, kurang presisi, tetapi murah. Mereka memakai perbedaan kecil, biasanya campuran material konduktor yang murah yang memiliki koefisien termoelektrik yang sama dengan termokopel (bekerja pada rentang suhu terbatas), dengan hasil yang tidak seakurat kabel ekstensi. Kombinasi ini menghasilkan output yang mirip dengan termokopel, tetapi operasi rentang suhu pada kabel kompensasi dibatasi untuk menjaga agar kesalahan yang diperoleh kecil. Kabel ekstensi atau kompensasi harus dipilih sesuai kebutuhan termokopel. Pemilihan ini menghasilkan tegangan yang proporsional terhadap beda suhu antara sambungan panas dan dingin, dan kutub harus dihubungkan dengan benar sehingga tegangan tambahan ditambahkan pada tegangan termokopel, menggantikan perbedaan suhu antara sambungan panas dan dingin.

B.  Hubungan Tegangan dan Suhu

Hubungan antara perbedaan suhu dengan tegangan yang dihasilkan termokopel bukan merupakan fungsi linier melainkan fungsi interpolasi polinomial
Koefisien an memiliki n antara 5 dan 9. Agar diperoleh hasil pengukuran yang akurat, persamaan biasanya diimplementasikan pada kontroler digital atau disimpan dalam sebuah tabel pengamatan. Beberapa peralatan yang lebih tua menggunakan filter analog.

C.  Tipe-Tipe Termokopel

1.      Tersedia beberapa jenis termokopel, tergantung aplikasi penggunaannyaTipe K (Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy)) Termokopel untuk tujuan umum. Lebih murah. Tersedia untuk rentang suhu −200 °C hingga +1200 °C.
2.      Tipe E (Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy))
3.      Tipe E memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya cocok digunakan pada temperatur rendah. Properti lainnya tipe E adalah tipe non magnetik.
4.      Tipe J (Iron / Constantan) Rentangnya terbatas (−40 hingga +750 °C) membuatnya kurang populer dibanding tipe K
5.      Tipe J memiliki sensitivitas sekitar ~52 µV/°C
6.      Tipe N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy)) Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C. Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900°C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan perbaikan tipe K
7.      Termokopel tipe B, R, dan S adalah termokopel logam mulia yang memiliki karakteristik yang hampir sama. Mereka adalah termokopel yang paling stabil, tetapi karena sensitifitasnya rendah (sekitar 10 µV/°C) mereka biasanya hanya digunakan untuk mengukur temperatur tinggi (>300 °C).
8.      Type B (Platinum-Rhodium/Pt-Rh) Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang sama pada suhu 0°C hingga 42°C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu 50°C.
9.      Type R (Platinum /Platinum with 7% Rhodium) Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.
10.  Type S (Platinum /Platinum with 10% Rhodium) Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum. Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S digunakan untuk standar pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C).
11.  Type T (Copper / Constantan) Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C. Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari constantan. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 µV/°C

D. Penggunaan Termokopel

Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang luas, hingga 1800 K. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana perbedaan suhu yang kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya rentang suhu 0--100 °C dengan keakuratan 0.1 °C. Untuk aplikasi ini, Termistor dan RTD lebih cocok. Contoh Penggunaan Termokopel yang umum antara lain :
o Industri besi dan baja
o Pengaman pada alat-alat pemanas
o Untuk termopile sensor radiasi
o Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu 

aplikasi termodinamika dalam bidang kelautan

Pemanfaatan Laut sebagai sumber Energi Termodinamika dianggap sebagai salah satu bagian terpenting dari kehidupan kita sehari-hari. Apakah Anda bepergian dalam kendaraan apapun, duduk nyaman di ruangan Anda ber-AC, menonton televisi dll, Anda akan melihat aplikasi termodinamika hampir di mana-mana secara langsung atau tidak langsung. Ketika Sadi Carnot, anak dianggap sebagai ayah dari termodinamika, diusulkan teorema dan siklus, hampir tidak ada yang
membayangkan bahwa usulannya akan memainkan peran utama dalam penciptaan mobil yang akan menjadi salah satu bagian terpenting dari kehidupan manusia. Perkembangan hampir semua jenis mesin dapat ditelusuri ke Teorema Carnot Carnot dan Siklus. Pada tahap ini kehidupan kita bisa kita membayangkan hidup tanpa mobil. Tentu saja kita tidak bisa melupakan pentingnya Stirling, Diesel, Otto dan Ericsson juga menciptakan siklus independen mereka sendiri yang menghasilkan lebih banyak inovasi dan perbaikan dari mobil. Studi termodinamika melibatkan berbagai hukum termodinamika yang mencakup: Hukum Pertama Termodinamika, Hukum Kedua Termodinamika, Hukum Ketiga Termodinamika, Zeroth Hukum Termodinamika, hukum Boyle, Hukum Charles, dll Landasan hukum-hukum ini diletakkan oleh Sadi Carnot dengan penemuannya Siklus Carnot dan Teorema Carnot. Studi tentang hukum-hukum termodinamika membantu mengungkap berbagai misteri alam, bukan hanya untuk pencapaian materialistis, tetapi juga untuk memperoleh kebijaksanaan spiritual, untuk sejumlah undang-undang seperti hukum ketiga terkait dengan entropi membantu memahami rahasia keberadaan manusia hidup. Untuk memahami berbagai konsep termodinamika beberapa istilah penting yang berhubungan dengan termodinamika harus dipahami. Studi tentang termodinamika melibatkan sistem dan lingkungannya di mana semua eksperimen dilakukan untuk penemuan perangkat. Ada berbagai jenis proses termodinamika yang membantu menerapkan hukum termodinamika termodinamika untuk berbagai aplikasi. Energi yang berasal dari laut (ocean energy) dapat dikategorikan menjadi tiga macam: 1. Energy pasang surut (tidal energy), 2. hasil konversi energi panas laut (ocean thermal energy conversion). Prinsip sederhana dari pemanfaatan ketiga bentuk energi itu adalah: memakai energi kinetik untuk memutar turbin yang selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik. Artikel kali ini ialah bagian kedua dari tiga artikel yang membahas tentang energi yang dapat dimanfaatkan dari laut. Di bagian kedua trilogi artikel ini, energi pasang surut (tidal energy) akan dibahas. 1.Energi Pasang Surut Pasang surut menggerakkan air dalam jumlah besar setiap harinya; dan pemanfaatannya dapat menghasilkan energi dalam jumlah yang cukup besar. Dalam sehari bisa terjadi hingga dua kali siklus pasang surut. Oleh karena waktu siklus bisa diperkirakan (kurang lebih setiap 12,5 jam sekali), suplai listriknya pun relatif lebih dapat diandalkan daripada pembangkit listrik bertenaga ombak. Namun demikian, menurut situs darvill.clara.net, hanya terdapat sekitar 20 tempat di dunia yang telah diidentifikasi sebagai tempat yang cocok untuk pembangunan pembangkit listrik bertenaga pasang surut ombak. Pada dasarnya ada dua metodologi untuk memanfaatkan energi pasang surut: A. Dam pasang surut (tidal barrages) Cara ini serupa seperti pembangkitan listrik secara hidro-elektrik yang terdapat di dam/waduk penampungan air sungai. Hanya saja, dam yang dibangun untuk memanfaatkan siklus pasang surut jauh lebih besar daripada dam air sungai pada umumnya. Dam ini biasanya dibangun di muara sungai dimana terjadi pertemuan antara air sungai dengan air laut. Ketika ombak masuk atau keluar (terjadi pasang atau surut), air mengalir melalui terowongan yang terdapat di dam. Aliran masuk atau keluarnya ombak dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin. Pembangkit listrik tenaga pasang surut (PLTPs) terbesar di dunia terdapat di muara sungai Rance di sebelah utara Perancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada tahun 1966 dan berkapasitas 240 MW. PLTPs La Rance didesain dengan teknologi canggih dan beroperasi secara otomatis, sehingga hanya membutuhkan dua orang saja untuk pengoperasian pada akhir pekan dan malam hari. PLTPs terbesar kedua di dunia terletak di Annapolis, Nova Scotia, Kanada dengan kapasitas “hanya” 16 MW. Kekurangan terbesar dari pembangkit listrik tenaga pasang surut adalah mereka hanya dapat menghasilkan listrik selama ombak mengalir masuk (pasang) ataupun mengalir keluar (surut), yang terjadi hanya selama kurang lebih 10 jam per harinya. Namun, karena waktu operasinya dapat diperkirakan, maka ketika PLTPs tidak aktif, dapat digunakan pembangkit listrik lainnya untuk sementara waktu hingga terjadi pasang surut lagi. B. Turbin lepas pantai (offshore turbines) Pilihan lainnya ialah menggunakan turbin lepas pantai yang lebih menyerupai pembangkit listrik tenaga angin versi bawah laut. Keunggulannya dibandingkan metode pertama yaitu: lebih murah biaya instalasinya, dampak lingkungan yang relatif lebih kecil daripada pembangunan dam, dan persyaratan lokasinya pun lebih mudah sehingga dapat dipasang di lebih banyak tempat. Beberapa perusahaan yang mengembangkan teknologi turbin lepas pantai adalah: Blue Energy dari Kanada, Swan Turbines (ST) dari Inggris, dan Marine Current Turbines (MCT) dari Inggris. Gambar hasil rekaan tiga dimensi dari ketiga jenis turbin tersebut ditampilkan dalam Gambar 6. Teknologi MCT bekerja seperti pembangkit listrik tenaga angin yang dibenamkan di bawah laut. Dua buah baling dengan diameter 15-20 meter memutar rotor yang menggerakkan generator yang terhubung kepada sebuah kotak gir (gearbox). Kedua baling tersebut dipasangkan pada sebuah sayap yang membentang horizontal dari sebuah batang silinder yang diborkan ke dasar laut. Turbin tersebut akan mampu menghasilkan 750-1500 kW per unitnya, dan dapat disusun dalam barisan-barisan sehingga menjadi ladang pembangkit listrik. Demi menjaga agar ikan dan makhluk lainnya tidak terluka oleh alat ini, kecepatan rotor diatur antara 10-20 rpm (sebagai perbandingan saja, kecepatan baling-baling kapal laut bisa berkisar hingga sepuluh kalinya). Dibandingkan dengan MCT dan jenis turbin lainnya, desain Swan Turbines memiliki beberapa perbedaan, yaitu: baling-balingnya langsung terhubung dengan generator listrik tanpa melalui kotak gir. Ini lebih efisien dan mengurangi kemungkinan terjadinya kesalahan teknis pada alat. Perbedaan kedua yaitu, daripada melakukan pemboran turbin ke dasar laut ST menggunakan pemberat secara gravitasi (berupa balok beton) untuk menahan turbin tetap di dasar laut. Adapun satu-satunya perbedaan mencolok dari Davis Hydro Turbines milik Blue Energy adalah poros baling-balingnya yang vertikal (vertical-axis turbines). Turbin ini juga dipasangkan di dasar laut menggunakan beton dan dapat disusun dalam satu baris bertumpuk membentuk pagar pasang surut (tidal fence) untuk mencukupi kebutuhan listrik dalam skala besar. Berikut ini disajikan secara ringkas kelebihan dan kekurangan dari pembangkit listrik tenaga pasang surut: Kelebihan: • Setelah dibangun, energi pasang surut dapat diperoleh secara gratis. • Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya. • Tidak membutuhkan bahan bakar. • Biaya operasi rendah. • Produksi listrik stabil. • Pasang surut air laut dapat diprediksi. • Turbin lepas pantai memiliki biaya instalasi rendah dan tidak menimbulkan dampak lingkungan yang besar. Kekurangan: • Sebuah dam yang menutupi muara sungai memiliki biaya pembangunan yang sangat mahal, dan meliputi area yang sangat luas sehingga merubah ekosistem lingkungan baik ke arah hulu maupun hilir hingga berkilo-kilometer. • Hanya dapat mensuplai energi kurang lebih 10 jam setiap harinya, ketika ombak bergerak masuk ataupun keluar. 2. Energi Panas Laut Ide pemanfaatan energi dari laut yang terakhir bersumber dari adanya perbedaan temperatur di dalam laut. Jika anda pernah berenang di laut dan menyelam ke bawah permukaannya, anda tentu menyadari bahwa semakin dalam di bawah permukaan, airnya akan semakin dingin. Temperatur di permukaan laut lebih hangat karena panas dari sinar matahari diserap sebagian oleh permukaan laut. Tapi di bawah permukaan, temperatur akan turun dengan cukup drastis. Inilah sebabnya mengapa penyelam menggunakan pakaian khusus selam ketika menyelam jauh ke dasar laut. Pakaian khusus tersebut dapat menangkap panas tubuh sehingga menjaga mereka tetap hangat. Pembangkit listrik dapat memanfaatkan perbedaan temperatur tersebut untuk menghasilkan energi. Pemanfaatan sumber energi jenis ini disebut dengan konversi energi panas laut (Ocean Themal Energy Conversion atau OTEC). Perbedaan temperatur antara permukaan yang hangat dengan air laut dalam yang dingin dibutuhkan minimal sebesar 77 derajat Fahrenheit (25 °C) agar dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik dengan baik. Adapun proyek-proyek demonstrasi dari OTEC sudah terdapat di Jepang, India, dan Hawaii. Gambar 7. Ocean Thermal Energy Conversion dengan Siklus Tertutup Berdasarkan siklus yang digunakan, OTEC dapat dibedakan menjadi tiga macam: siklus tertutup, siklus terbuka, dan siklus gabungan (hybrid). Pada alat OTEC dengan siklus tertutup, air laut permukaan yang hangat dimasukkan ke dalam alat penukar panas untuk menguapkan fluida yang mudah menguap seperti misalnya amonia. Uap amonia akan memutar turbin yang menggerakkan generator. Uap amonia keluaran turbin selanjutnya dikondensasi dengan air laut yang lebih dingin dan dikembalikan untuk diuapkan kembali (Lihat gambar 7). Pada siklus terbuka, air laut permukaan yang hangat langsung diuapkan pada ruang khusus bertekanan rendah. Kukus yang dihasilkan digunakan sebagai fluida penggerak turbin bertekanan rendah. Kukus keluaran turbin selanjutnya dikondensasi dengan air laut yang lebih dingin dan sebagai hasilnya diperoleh air desalinasi. Pada siklus gabungan, air laut yang hangat masuk ke dalam ruang vakum untuk diuapkan dalam sekejap (flash-evaporated) menjadi kukus (seperti siklus terbuka). Kukus tersebut kemudian menguapkan fluida kerja yang memutar turbin (seperti siklus tertutup). Selanjutnya kukus kembali dikondensasi menjadi air desalinasi. Fluida kerja yang populer digunakan adalah amonia karena tersedia dalam jumlah besar, murah, dan mudah ditransportasikan. Namun, amonia beracun dan mudah terbakar. Senyawa seperti CFC dan HCFC juga merupakan pilihan yang baik, sayangnya menimbulkan efek penipisan lapisan ozon. Hidrokarbon juga dapat digunakan, akan tetapi menjadi tidak ekonomis karena menjadikan OTEC sulit bersaing dengan pemanfaatan hidrokarbon secara langsung. Selain itu, yang juga perlu diperhatikan adalah ukuran pembangkit listrik OTEC bergantung pada tekanan uap dari fluida kerja yang digunakan. Semakin tinggi tekanan uapnya maka semakin kecil ukuran turbin dan alat penukar panas yang dibutuhkan, sementara ukuran tebal pipa dan alat penukar panas bertambah untuk menahan tingginya tekanan terutama pada bagian evaporator. Secara ringkas, kekurangan dan kelebihan dari OTEC yaitu: Kelebihan: • Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya. • Tidak membutuhkan bahan bakar. • Biaya operasi rendah. • Produksi listrik stabil. • Dapat dikombinasikan dengan fungsi lainnya: menghasilkan air pendingin, produksi air minum, suplai air untuk aquaculture, ekstraksi mineral, dan produksi hidrogen secara elektrolisis. Kekurangan: • Belum ada analisa mengenai dampaknya terhadap lingkungan. • Jika menggunakan amonia sebagai bahan yang diuapkan menimbulkan potensi bahaya kebocoran. • Efisiensi total masih rendah sekitar 1%-3%. • Biaya pembangunan tidak murah. Sebagai pengantar terakhir dari saya, “Dalamnya laut bisa ditebak, namun dalamnya hati siapa yang tahu.” Begitu kata sebuah pepatah. Semoga teknologi untuk memanfaatkan energi dari laut yang sangat menggiurkan ini dapat dikelola dengan baik sehingga tidak menimbulkan dampak buruk bagi ekosistem laut yang sudah lebih dulu ada. Aplikasi ini membuktikan bahwa pemanfaatan pergerakan dengan pemasangan turbin didaerah pasang surut dan pemanfaatan ombak juga panas laut,menggunakan peralatan yang tentunya memiliki manfaat untuk mengubah pasang surut,ombak serta panas laut menjadi energi listrik menggunakan konsep-konsep termodinamika yang ada.

mesin panas endoreversible

Efisiensi yang paling Carnot sebagai kriteria kinerja panas mesin adalah kenyataan bahwa dengan sifatnya, setiap siklus Carnot maksimal efisien harus beroperasi pada gradien suhu sangat kecil. Hal ini karena adanya transfer panas antara dua benda pada suhu yang berbeda tidak dapat diubah, dan karena ekspresi efisiensi Carnot hanya berlaku dalam batas sangat kecil. Masalah utama dengan itu adalah bahwa obyek mesin panas yang paling adalah untuk output semacam kekuasaan, dan kekuasaan sangat kecil biasanya tidak apa yang sedang dicari.
Sebuah ukuran yang berbeda efisiensi mesin panas yang ideal diberikan oleh pertimbangan termodinamika endoreversible , di mana siklus identik dengan siklus Carnot kecuali dalam bahwa dua proses perpindahan panas yang tidak reversibel (Callen 1985):
 (Catatan: Unit K atau ° R )

Model ini melakukan pekerjaan yang lebih baik memprediksi seberapa baik dunia nyata mesin panas dapat lakukan (Callen 1985, lihat juga termodinamika endoreversible ):
Efisiensi pembangkit listrik
Pembangkit tenaga listrik
 (° C)
 (° C)
(Carnot)
(Endoreversible)
(Observed)
West Thurrock ( Inggris )batubara pembangkit listrik
25
565
0.64
0.40
0.36
CANDU ( Canada ) nuklir pembangkit listrik
25
300
0.48
0.28
0.30
Larderello ( Italia ) stasiun panas bumi listrik
80
250
0.33
0.178
0.16
Seperti ditunjukkan, efisiensi endoreversible lebih erat model data yang diamati.
Sejarah
Artikel utama: Timeline teknologi panas mesin
Lihat juga: Sejarah mesin pembakaran internal dan Sejarah termodinamika
Mesin panas telah dikenal sejak jaman dahulu, tetapi hanya dibuat menjadi perangkat yang berguna pada saat revolusi industri pada abad kedelapan belas. Mereka terus dikembangkan saat ini.
Panas tambahan mesin
Insinyur telah mempelajari siklus panas mesin berbagai luas dalam upaya untuk meningkatkan jumlah pekerjaan yang dapat digunakan mereka bisa mengambil dari sumber daya yang diberikan. Batas Siklus Carnot tidak dapat dicapai dengan siklus gas-based, tapi insinyur telah bekerja setidaknya dua cara untuk mungkin pergi sekitar batas itu, dan salah satu cara untuk mendapatkan efisiensi yang lebih baik tanpa menekuk aturan.
1.            Meningkatkan suhu perbedaan dalam mesin panas. Cara termudah untuk melakukan ini adalah untuk meningkatkan temperatur sisi panas, yang merupakan pendekatan yang digunakan dalam modern gabungan-siklus turbin gas . Sayangnya, batas-batas fisik (seperti titik leleh bahan dari mana mesin dibangun) dan keprihatinan lingkungan mengenai NO x produksi membatasi suhu maksimum pada mesin panas bisa diterapkan. Turbin gas modern dijalankan pada suhu setinggi mungkin dalam kisaran suhu yang diperlukan untuk mempertahankan diterima NO keluaran x [ rujukan? ]. Cara lain meningkatkan efisiensi adalah untuk menurunkan suhu output. Salah satu metode baru untuk melakukannya adalah dengan menggunakan cairan kimia campuran kerja, dan kemudian memanfaatkan perubahan perilaku dari campuran. Salah satu yang paling terkenal adalah apa yang disebut siklus Kalina, yang menggunakan campuran 70/30 dari amonia dan air sebagai fluida kerjanya. Campuran ini memungkinkan siklus untuk menghasilkan tenaga yang berguna pada suhu jauh lebih rendah daripada proses yang lain.
2.            Mengeksploitasi sifat fisik fluida kerja. Eksploitasi tersebut yang paling umum adalah penggunaan air di atas titik yang disebut kritis, atau uap superkritis disebut. Perilaku cairan atas perubahan kritis mereka titik radikal, dan dengan bahan seperti air dan karbon dioksida adalah mungkin untuk mengeksploitasi perubahan perilaku untuk mengekstrak efisiensi termodinamika yang lebih besar dari mesin panas, bahkan jika menggunakan Brayton cukup konvensional atau Rankine siklus. Sebuah materi baru dan sangat menjanjikan untuk aplikasi tersebut adalah CO 2 . SO 2 dan xenon juga telah dipertimbangkan untuk aplikasi seperti, meskipun SO 2 adalah sedikit beracun untuk sebagian.
3.            Mengeksploitasi sifat kimia dari fluida kerja. Sebuah mengeksploitasi cukup baru dan novel adalah dengan menggunakan cairan bekerja eksotis dengan sifat kimia menguntungkan. Salah satunya adalah nitrogen dioksida (NO 2),komponen beracun dari asap , yang memiliki alam dimer sebagai di-nitrogen tetraoxide (N 2 O 4). Pada suhu rendah, N 2 O 4 dikompresi dan kemudian dipanaskan. Meningkatnya suhu menyebabkan setiap N 2 O 4 untuk pecah menjadi dua molekul NO 2. Hal ini akan menurunkan berat molekul dari fluida kerja, yang secara drastis meningkatkan efisiensi siklus. Setelah 2 NO telah diperluas melalui turbin, didinginkan oleh heat sink , yang menyebabkan untuk bergabung kembali ke N 2 O 4. Hal ini kemudian makan kembali oleh kompresor untuk siklus lain. Spesies seperti aluminium bromida (Al 2 Br 6),NOCl, dan Ga 2 I 6 semuanya telah diselidiki untuk penggunaan tersebut. Sampai saat ini, kelemahan mereka belum dibenarkan penggunaannya, meskipun peningkatan efisiensi yang bisa diwujudkan.

Sumber :

http://nandangeky.blogspot.com/2012/11/mesin-kalor-siklus-carnot-dan-siklus.html

mesin bensin

Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran, dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis.

Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran.



Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar disuntikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.

Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem Injeksi Bahan bakar di motor otto terjadi di luar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar seproporsional mungkin. Hal ini dsebut EFI

Aplikasi
Mesin bensin sering digunakan dalam :
·         Sepeda motor.
·         Mobil.
·         Pesawat.
·         Mesin untuk pemotong rumput
·         Mesin untuk speedboat dan sebagainya.
Desain
Tipe-tipe mesin bensin berdasarkan siklus proses pembakaran adalah :
·         Mesin satu tak, setiap langkah piston terjadi proses pembakaran.
·         Mesin dua tak, memerlukan dua langkah piston dalam satu siklus proses pembakaran.
·         Mesin empat tak, memerlukan empat langkah piston dalam satu siklus proses pembakaran.
·         Mesin enam tak, memerlukan enam langkah piston dalam satu siklus proses pembakaran.
·         Mesin wankel (rotary engine/wankel engine). memerlukan satu putaran penuh rotor dalam satu siklus pembakaran.

Tiga syarat utama supaya mesin bensin dapat berkerja :
1.   Kompresi ruang bakar yang cukup.
2.   Komposisi campuran udara dan bahan bakar yang sesuai.
3.   Pengapian yang tepat (besar percikan busi dan waktu penyalaan/timing ignition).
Sistem
Sistem-sistem dalam mesin bensin mencakup :
·         Sistem bahan bakar (fuel system).
·         Sistem pengapian (ignition system).
·         Sistem pemasukan udara dalam ruang bakar (intake system).
·         Sistem pembuangan udara hasil pembakaran (exhaust system).
·         Sistem katup (valve mechanism)
·         Sistem pelumasan (lubricating system)
·         Sistem pendinginan (cooling system).
·         Sistem penyalaan (starting system).

Sumber :

apa yang menyebabkan adanya medan magbet bumi?

Medan magnet yang ada pada di planet kita dipercayai berasal dari inti bumi. Tak ada seorang pun yang pernah melalukan perjalanan ke pusat bumi kita, tetapi dengan mempelajari jalan dari gelombang kejut yang berasal dari gempa bumi, para fisikawan mampu memprediksikan struktur dari bumi kita.
sebenarnya pada jantung bumi kita adalah padat inti dalam, dengan ukuran 2/3 ukuran bulan dan dominan tersusun oleh besi. Dengan suhu yang sangat panas yaitu 5700 derajat Celcius, besi ini akan panas sama seperti permukaan matahari, tetapi tekanan yang sangat keras mencegah besi menjadi cair.
Disekeliling inti dalam adalah inti luar dengan tebal 2000 km terdiri dari besi nikel dan sejumlah kecil bahan logam lain. tekanan yang rendah dari pada tekanan yang ada di inti dalam berarti logam pada lapisan ini bersifat cair.
Perbedaan temperatur, tekanan dan komposisi ini ,menyebabkan arus konveksi pada logam yang lebih dingin, bahan yang memiliki kerapatan besar akan tenggelam dan yang memiliki kerapatan yang lebih rendah akan bergerak ke atas. Gaya Coriolis yang dihasilkan oleh perputaran bumi(spin) menyebabkan pusaran yang berputar.
Aliran besi cair yang dihasilkan dari arus konveksi, yang pada akhirnya menghasilkan medan magnetik. logam bermuatan yang melewati medan ini nantinya akan menghasilkan arus listrik  dan siklus pun berlanjut. loop yang berdiri sendiri ini dinamakan Geodynamo.

radiasi benda hitam

Pernahkah kamu memakai baju warna gelap atau hitampada siang hari yang panas?Apa yang kamu rasakan ketikamemakai baju warna gelap atau hitam tersebut? Tentunya kamu akan cepat merasakangerah bukan? Mengapa demikian?
Permukaan benda yang berwarna hitam akanmenyerap kalor lebih cepat dari permukaan benda yang berwarna cerah. Hal inilah yang menyebabkan kita merasa lebih cepat gerah jika memakai bajuberwarna gelap atau hitam pada siang hari. Sebaliknya, kita akan lebih nyaman memakai baju berwarna gelap atau hitam pada malam hari. Hal inidikarenakan permukaan benda berwarna gelap atauhitam mudah memancarkan kalor daripada bendayang berwarna lain.
Radiasi panas adalah radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat suhunya. Setiap benda memancarkan radiasi panas, tetapi pada umumnya, Anda dapat melihat sebuah benda, karena benda itu memantulkan cahaya yang datang padanya, bukan karena benda itu memancarkan radiasi panas. Benda baru terlihat karena meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1.000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah seperti kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Pada suhu di atas 2.000 K benda berpijar kuning atau keputih-putihan, seperti pijar putih dari filamen lampu pijar. Begitu suhu benda terus ditingkatkan, intensitas relatif dari spektrum cahaya yang dipancarkannya berubah. Hal ini menyebabkan pergeseran warna-warna spektrum yang diamati, yang dapat digunakan untuk menentukan suhu suatu benda.
Secara umum bentuk terperinci dari spektrum radiasi panas yang dipancarkan oleh suatu benda panas bergantung pada komposisi benda itu. Walaupun demikian, hasil eksperimen menunjukkan bahwa ada satu kelas benda panas yang memancarkan spektra panas dengan karakter universal. Benda ini adalah benda hitam atau black body. Benda hitam didefinisikan sebagai sebuah benda yang menyerap semua radiasi yang datang padanya. Dengan kata lain, tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam. Jadi, benda hitam mempunyai harga absorptansi dan emisivitas yang besarnya sama dengan satu. Seperti yang telah Anda ketahui, bahwa emisivitas (daya pancar) merupakan karakteristik suatu materi, yang menunjukkan perbandingan daya yang dipancarkan per satuan luas oleh suatu permukaan terhadap daya yang dipancarkan benda hitam pada temperatur yang sama. Sementara itu, absorptansi (daya serap) merupakan perbandingan fluks pancaran atau fluks cahaya yang diserap oleh suatu benda terhadap fluks yang tiba pada benda itu.



Gambar 1 Pemantulan yang terjadi pada benda hitam.

Benda hitam ideal digambarkan oleh suatu rongga hitam dengan lubang kecil. Sekali suatu cahaya memasuki rongga itu melalui lubang tersebut, berkas itu akan dipantulkan berkali-kali di dalam rongga tanpa sempat keluar lagi dari lubang tadi. Setiap kali dipantulkan, sinar akan diserap dinding-dinding berwarna hitam. Benda hitam akan menyerap cahaya sekitarnya jika suhunya lebih rendah daripada suhu sekitarnya dan akan memancarkan cahaya ke sekitarnya jika suhunya lebih tinggi daripada suhu sekitarnya. Benda hitam yang dipanasi sampai suhu yang cukup tinggi akan tampak membara.

      Radiasi benda hitam adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Radiasi ini menjangkau seluruh daerah panjang gelombang. Distribusi energi pada daerah panjang gelombang ini memiliki ciri khusus, yaitu suatu nilai maksimum pada panjang gelombang tertentu. Letak nilai maksimum tergantung pada temperatur, yang akan bergeser ke arah panjang gelombang pendek seiring dengan meningkatnya temperat

suhu dan kalor

SUHU

Suhu pada suatu benda dapat mengalami perubahan. perubahan suhu tersebut dapat mengakibatkan perubahan sifat-sifat pada benda tersebut. sifat-sifat benda yang berubah karena perubahan suhu disebut dengan sifat termometrik zat yakni:

a. Pemuaian zat padat
b. Pemuaian zat cair
c. Pemuaian gas
d. Tekanan zat cair
e. Tekanan udara
f. Regangan zat padat
g. Hambatan zat terhadap arus listrik
h. Intensitas cahaya (radiasi)

 Termometrik :Mengetahui panas dinginnya suatu benda atau zat denganmempergunakan indra peraba merupakan penilaian yangsubyektif dan tidak ilmiah

Alat yang dipakai untuk pengukuran suhu disebutTermometer, prinsip dasarnya adalah fenomena pemuaianyang merupakan indeks temperatur Contoh : Termometer airraksa, dan termometer alkohol

Macam-macam Termometer :
a)Termometer air raksa atau alkohol
b)Termometer tahanan (termistor termometer)
c)Termometer elemen (termocouple)
d)Pyrometer optike)Termometer gas bervolume tetap

PEMUAIAN

Pada umumnya , zat padat, zat cair dan gas akan memuai ketika dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan

kecuali air. Air memiliki suatu keistimewaan, yaitu dipanaskan dari suhu 0oC sampai pada 4oC maka air akan menyusut dan jika didinginkan dari suhu 4oC sampai pada 0oC maka air akan memuai


Pemuanain Zat Padat
Pada umumnya zat memuai jika suhunya naik
Muai panjang Lt = L0 + ΔL = L0 + α L0 ΔT = L0 (1 + α ΔT)
L0 = panjang mula-mula (m)
Lt = panjang pada suhu T (m)
α = koefisien muai panjang (K-1)
ΔL = perubahan panjang (m)
ΔT = perubahan suhu (K)

Muai luas
At = A0 + ΔA = A0 + βA0 ΔT = A0 (1 + β ΔT)
A0 = luas mula-mula (m2)
At = luas pada suhu T (m2)
β = koefisien muai luas (K-1)
ΔA = perubahan luas (m2)
ΔT = perubahan suhu (K)

Muai volume
Vt = V0 + ΔV = V0 + γV0 ΔT = V0 (1 + γΔT)
V0 = volume mula-mula (m3)
Vt = volume pada suhu T (m3)
γ = koefisien muai volume (K-1)
ΔV = perubahan volume (m3)
ΔT = perubahan suhu (K)

Contoh kerugian akibat pemuaian zat padat
-       Retaknya beton pembatas jalan
-       Bengkoknya rel kereta api
-        Runtuhnya jembatan

Solusi :
Beton pembatas jalan dibuat terputus-putus
Rel sambungan dibuat celah atau runcing
Ujung jembatan dibuat celah pemuaian


PERPINDAHAN PANAS

Kalor berpindah dari bendayang suhunya tinggi kebenda yang suhunya rendah.Ada 3 cara perpindahan kaloryaitu konduksi, konveksi danradiasi


PERPINDAHAN PANAS (TRANSFER PANAS)
- Rata-rata reaksi kimia di dalam tubuh tergantung pada temperature
- Hukum Vant Hoof menyatakan “ bahwa reaksi kimia tubuh seiring dengan menurunnya temperatur”
- Fungsi pengaturan suhu terutama terletak pada reaksi biokimia dari organisme itu sendiri

Contoh : Keadaan hipotermia pada operasi jantung agar dapat mencegah terjadinya kekurangan oksigen , aliran darah dapat terhenti sejenak tanpa membahayakan jaringan, karena jaringan yang hipotermia membutuhkan oksigen yang sangat rendah.

CARA PERPINDAHAN PANAS
Ada 3 cara suatu energi panas dapat lepas atau masuk ke dalam tubuh yakni :
     1.    Konduksi (penghantaran) Proses transfer panas objek yang suhunya lebih tinggi ke objek yang suhunya lebih rendah dengan jalan kontak langsung.
Contoh : pada pengompresan pasien yang demam.

      2.    Konveksi (aliran) Transfer panas yang terjadi dalam bentuk aliran. Dapat terjadi karena perbedaan massa jenis antara udara panas dan udara dingin Dapat terjadi bila angin secukupnya mengalir melalui tubuh Pertukaran panas dan gaya konveksi berbanding lurus dengan kecepatan udara dan perbedaan temperatur antara kulit dan udara.
Contoh pada mesin penghangat ruangan, pendinginan melalui kipas angin

      3.    Radiasi (aliran) Adalah transfer energi panas dari suatu objek kepada objek lain tanpa adanya kontak langsung Contoh : Radiasi dari cahaya matahariEvaporasi (penguapan) Adalah transfer panas dari bentuk cairan menjadi uap Dapat terjadi apabila :a. Adanya perbedaan tekanan uap air antara keringat pada kulit dengan udarab. Temperatur lngkungan di bawah normal sehngga evaporasi keringat terjadi (dapat menghilangkan panas dari tubuh)c. Adanya gerakan angind. Adanya kelembaban


proses perpindahan kalor tanpa disertai pepindahan partikel. Setiap zat dapat menghantar kalor secara konduksi baik zat yang tergolong konduktor maupun isolator
Banyaknya kalor (Q) yang berpindah melalui dinding dalam waktu t dinotasikan : Q kA∆ T = t d

àPerpindahan kalor secara konduksi
Konduksi
Pemuaian zat Pada umumnya zat memuai jika suhunya naik
Muai panjangLt = Lo + ΔL = Lo + α L ΔT = Lo (1 + α ΔT)
Lo = panjang mula-mula (m)
Lt = panjang pada suhu T (m)
α = koefisien muai panjang (K-1)
ΔL = perubahan panjang (m)
ΔT = perubahan suhu (K)

Pemuaian zat Pada umumnya zat memuai jika suhunya naik
Muai luasAt = Ao + ΔA = Ao + βAo ΔT = Ao (1 + β ΔT)
 Ao = luas mula-mula (m2)
At = luas pada suhu T (m2)
β = koefisien muai luas (K-1)
ΔA = perubahan luas (m2) ΔT = perubahan suhu (K)

Pemuaian zat Pada umumnya zat memuai jika suhunya naik
Muai volumeVt = V0 + ΔV = V0 + γV0 ΔT = V0 (1 + γΔT)
V0 = volume mula-mula (m3)
Vt = volume pada suhu T (m3)
γ = koefisien muai volume (K-1)
ΔV = perubahan volume (m3)
ΔT = perubahan suhu (K)

Pemuaian zat cair
Pada zat cair hanya terjadi pemuaian volume atau ruang saja yang dirumuskan : V = Vo (1 + γ ΔT)•

Pada zat cair ,ketika suhunya naik ,volumenya akan bertambah sementara massanya tetap. Akibatnya , massa jenis zat berkurang. Massa jenis zat cair setelah pemuaian dirumuskan ; ρ ρ= 0 (1 +γ T ) ∆ ρo = massa jenis zat mula-mula (g/cm3)

Telah disebutkan sebelumnya bahwa pada pemuaian , air memiliki suatu keistimewaan. Keistimewaan ini disebut anomali air, anomali air dapat dinyatakan dengan grafik seperti berikut : V(cm3) ρ(g/cm3) T(oC) T(oC) 0 4 0 4 Perubahan volume terhadap suhu Perubahan massa jenis terhadap suhu

Pemuaian gas
Seperti zat cair pada gas juga hanya terjadi pemuaian volume atau ruang saja. Besar koefisien muai volume untuk semua jenis gas adalah sama yaitu : 1 γ gas = 0 273 CAda 3 hukum tentang gas yang berkaitan dengan pemuaian gas

1.Hukum Boyle

Hukum Boyle menjelaskan tentang pemuaian gas pada suhu tetap (proses isotermis) ,yaitu pada gas walaupun suhunya konstan, volumenya bisa berubah karena adanya perubahan tekanan• p1V1 = p2V2 atau p.V = konstan• p = tekanan gas (atm,N/m2, Pa) p• V = volume gas (cm3 atau m3) V 0

2.Hukum Charles atau Hukum Gay Lussac

Hukum Charles atau hukum gay Lussac menjelaskan tentang pemuaian gas pada tekanan tetap (proses isobarik), yaitu bila gas dipanaskan pada tekanan tetap maka suhu dan volume berubah. V1 V2 V = atau = kons tan T1 T2 T Dengan T = suhu mutlak gas (K)

3.Hukum Tekanan

Hukum tekanan menjelaskan tentang pemuaian gas pada volume tetap (proses isohorik) ,yaitu apabila gas dipanaskan pada volume tetap ,maka tekanan dan suhu berubah p1 p2 p = atau =kons tan T1 T2 T

                4.    Hukum Boyle-Gay Lussac/ Persamaan Gas Ideal

                Apabila ketiga hukum di atas digabungkan ,maka akan diperoleh suatu persamaan p1v1 p 2 v 2 pv umum yang disebut = atau = kons tan persamaan gas yang hanya T1 T2 T berlaku pada gas ideal dengan tekanan diukur dalam keadaan absolut (yaitu dalam atm) dan suhu dinyakatan dengan suhu