REFRIGERATOR

REFRIGERATOR

Oleh : Rudi Kurniawan (103184075)dan Mutsafa Basfi Alkhalayani (013184232)

 

ABSTRAK

 

Telah dilakukan eksperimen yang berjudul A Model Refrigerator yang bertujuan untuk mengetahui faktor – faktor yang mempengaruhi suhu pada eksperimen A Model Refrigerator. Kami menggunakan metode psebagai berikut. Merancang seperti gambar rancangan percobaan. Mengatur tegangan masukan sebesar 8 volt dengan arus kurang dari 1 ampere. Memindahkan saklar pada posisi heat pump dan merekam data.Setelah 5 menit melepaskan gabus insulator dari sisi dingi peltier selama 2 menit.Setelah itu menutup kembali sisi dingin. Pada waktu ke 8 menit mematikan kipas pendingin dan mengamati suhu dan grafik. Dari data yang kami dapatkan, kami memperoleh simpulan sebagai berikut. Faktor – faktor yang mempengaruhi suhu pada percobaan ini adalah suhu dalam ruangan (lingkungan) yang masuk ke sistem.Insulator yang dapat menjaga sisi dingin peltier agar terjadi kesetimbangan termal,kipas pendingin untuk memompa panas dari sisi dingin menuju sisi panas peltier.

 


  1. I.   PENDAHULUAN
    1. A.   Tujuan

Lemari Es atau kulkas adalah sebuah alat rumah tangga yang umum digunakan untuk mendinginkan makanan dan minuman. Lemari Es ini berfungsi untuk mendinginkan atau menjaga kondisi makanan dan minuman agar lebih tahan lama dan tetap segar. Lemari Es mengembangkan penggunaan gas Freon sebagai refrigerant. gas Freon inilah yang dimampatkan lalu hasil pemampatan gas tersebut disirkulasikan ke ruangan sehingga ruangan terasa dingin. Sama juga dengan AC yang dapat membuat ruangan tersa dingin.

  1. B.    Rumusan Masalah

Apa sajakah factor – factor yang dapat mempengaruhi suhu pada eksperimen A model Rerigerator.

 

  1. C.   Dasar Teori

 

1. Peltier Perangkat dengan Reservoir Panas dan Dingin

Perangkat Peltier dibangun dari dua piring keramik dengan semikonduktor p dan n di antara. Seperti arus DC melewati perangkat, memompa panas dari satu sisi ke sisi lain. aluminium blok diikat ke setiap sisi peltier dalam kontak termal dengan piring keramik.

2. Input Power

Input Power untuk papan harus dipasok dari catu daya DC eksternal mampu 1 amp
pada 10 volt. Hubungkan catu daya melalui jack pisang merah dan hitam di sisi kanan
papan. Perhatikan polaritas: merah harus positif. Jangan masukan lebih dari 10 volt.

3. Beban resistor

Dalam Mode Panas Engine, kabel jumper harus terhubung dari terminal bawah pisang jack untuk salah satu terminal berlabel A sampai D. resistansi beban tergantung pada bagaimana Anda menghubungkan jumper kabel. Jika, misalnya, jumper terhubung ke terminal A, maka semua resistor dalam seri di sirkuit, dan resistansi beban total adalah 20 Ω + 7 + 3 Ω Ω = 30 Ω

4. Knife beralih

Beralih Knife di sisi kanan papan yang digunakan untuk memilih modus operasi. Dalam Mode Panas Pompa, daya eksternal diterapkan ke perangkat Peltier, dan panas dipompa dari blok aluminium di sisi dingin ke blok di sisi panas. Dalam Mesin Panas  Mode, daya eksternal terputus, dan panas mengalir kembali melalui peltier, menghasilkan listrik arus melalui resistor beban.

5. Tegangan dan arus

Sensor tegangan dan arus terhubung ke jack pisang di bagian atas papan akan mengukur tegangan dan arus melalui peltier tersebut.

6. Suhu port

Setiap blok aluminium memiliki termistor kΩ 10 tertanam di dalamnya. Gunakan Suhu disediaka
Kabel untuk menghubungkan sensor suhu termistor melalui Pelabuhan Suhu panas dan dingin-side-side. Sensor suhu mengukur resistensi termistor dan menerjemahkannya ke dalam pembacaan suhu.

7. Insulator

Insulator Foam yang digunakan untuk melindungi satu sisi atau kedua sisi peltier tersebut. Untuk konservasi penelitian energi, menggunakan kedua insulator untuk meminimalkan pertukaran panas dengan lingkungan.

8. Kipas pendingin

bertindak bersama untuk mengusir panas dari reservoir panas. Anda juga dapat menggunakannya untuk mendinginkan blok aluminium kembali ke kamar temperatur, yang merupakan kondisi awal yang dibutuhkan dalam beberapa eksperimen.

9. Suhu sensor clamps

Ketika pemodelan kulkas itu berguna untuk mengamati aliran panas sekitar heat sink. dua Clamps Sensor suhu (satu tinggi, satu rendah) disediakan untuk posisi Respon Cepat Suhu Probe (tidak termasuk) dalam aliran udara dari kipas sebelum dan sesudah udara memiliki melewati heat sink.

 

Kerja yang dilakukan pada peltier Heat Pump

Dalam modus Panas Pompa, Input Power dari power supply sama dengan tingkat di mana peltier melakukan  bekerja untuk memompa panas keluar dari reservoir dingin dan ke reservoir panas. Sensor Tegangan / Current  mengukur tegangan diterapkan pada peltier, dan arus yang mengalir melalui itu. DataStudio  menghitung Power Input menggunakan persamaan: Daya = Tegangan × sekarang.
Daerah di bawah plot Input Power terhadap waktu sama dengan energi yang disuplai ke peltier, yang  sama dengan kerja yang dilakukan oleh peltier tersebut.

Panas vs Suhu

Setiap tampilan angka menunjukkan panas (Qhot atau Qcold) yang mengalir ke dalam atau keluar dari blok aluminium pada baik sisi panas atau dingin dari peltier tersebut. Hubungan antara aliran panas dan suhu perubahan diberikan oleh

Q = mcΔT

dimana
Q = panas yang ditransfer,

m = massa blok aluminium,

c = panas spesifik dari aluminium = 0,90 J / (g · ° C),

ΔT = perubahan suhu.

Modus Panas Pompa

Dalam modus Panas Pompa peltier yang tidak bekerja untuk memompa panas keluar dari reservoir dingin dan ke reservoir panas.

W = kerja yang dilakukan oleh Peltier (setara dengan luas di bawah kurva Power Input),

Qhot panas = dipompa ke reservoir panas,

Qcold = panas dipompa keluar dari reservoir dingin.

Menurut hukum pertama termodinamika,

Qhot = Qcold + W

refri1

Modus Panas Mesin

Dalam mesin panas, panas mengalir keluar dari reservoir panas, sebagian panas yang dikonversi untuk bekerja, dan sisa panas mengalir ke reservoir dingin.

W = kerja yang dilakukan oleh mesin panas,

Qhot = panas mengalir keluar dari reservoir panas,

Qcold = panas mengalir ke reservoir dingin.

Menurut hukum pertama termodinamika,

W = Qhot – Qcold

refri2

  1. II.    METODE PERCOBAAN
    1. A.     Rancangan Percobaan

refri3

  1. B.     Alat dan Bahan
    1. Papan rangkaian
    2. Heat sink and thumbscrew
    3. Kabel penghubung
    4. Kabel suhu
    5. Power supply
    6. Data studio refrigerator

 

 

 

  1. C.     Variabel-variabel dalam percobaan
  • Variabel Manipulasi Perlakuan pada insulator dan kipas angin.

 

  • Variabel Respon = grafik suhu

 

  • Variabel Kontrol = Tegangan dan arus.

 

 

  1. D.     Langkah Percobaan 1
    1. Merangkai alat seperti pada rangkaian percobaan.
    2. Mengatur tegangan DC mejadi 8 volt, dan mengatur saklar pada posisi netral (ke atas)
    3. Memindahkan saklar pada posisi heat pump dan mulai merekam data.
    4. Mengamati suhu dari sisi panas dan dingin dari perangkat peltier.
    5. Menunggu 5 menit sampai refrigerator dalam proses sampai suhu mencapai kesetimbangan.
    6. Melepaskan insulator selama 2 menit kemudian memasang insulator kembali.
    7. Setelah beberapa menit,mematikan kipas. Setelah suhu dari blok panas dan dingin telah stabil, menghitung panas, Q, ditransfer ke udara tiap detik.

 

  1. E.    Data, Analisi, dan Kesimpulan

 refri4

               Setelah mendapat data,maka dapat diperoleh analisis sebagai berikut. Setelah merekm data selama 5 menit,dalam keadaan konstan saat kedua sisi mengalami kesetimbangan termal ( dalam keadaan konstan ). Setelah itu melepas insulator suhu akan naik,karena suhu lingkungan mempengaruhi suhu yang terdapat pada blok tersebut sehingga mengakibatkan suhu pada blok dingin terganggu oleh suhu lingkungan. Perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem (cold side) menyebabkan elemen suhunya meningkat.

T1 merupakan suhu pada cold block, T2 merupakan suhu pada hot block, T3 merupakan Air Intake atau suhu saat udara masuk, dan T4 merupakan Air Exhaust atau suhu pada saat pembuangan udara. T2 lebih besar dibandingkan dengan T1 dikarenakan oleh pada T2 dipengaruhi oleh suhu panas dari blok aluminium itu sendiri dan suhu lingkungan. Sedangkan peningkatan T3 dan T4 dikarenakan oleh panas  yang dipompakan dari heat sink ke udara.

Pada blok aluminium cold side dan blok aluminium hot side memiliki termistor di dalamnya. Sensor yang terdapat di atas dan dibawah blok aluminium ini mengukur resistasnsi termistor. Termistor adalah suatu hambatan yang nilainya bergantung pada suhu.Setelah menhetahui perubahan kenaikan grafik insulator direkatkan kembali. pada blok aluminium dingin selama 2 menit,hal ini terliha penurunan suhu pada grafik. Hal ini karena isulator menahan dingin agar tidak keluar ke lingkungan. Pada menit ke 8 lebih kipas angin dimatikan maka pada grafik data studio akan terlihat keadaan garisnya akan terus beranjak naik. Keadaan grafik yang terus naik ini dikarenakan oleh kipas angin dimatikan yang menyebabkan aliran kalor ke lingkungan diputus sehingga grafik tidak stabil lagi dan sisi dingin (cold side) akan naik menjadi panas. Saat suhu pada cold side dan hot side naik terus-menerus secara ekstrim maka pengambilan data diakhiri. Pada eksperimen model kulkas ini pada setiap keadaan besarnya T1, T2, T3, dan T4 selalu berubah. Suhu yang tidak stabil ini dikarenakan oleh suhu sistem yang diubah-ubah keadaannya (keadaan awal, isulator dilepaskan dari blok aluminium sisi dingin, isulator direkatkan kembali pada blok aluminium sisi dingin, dan kipas angin yang dimatikan, serta keadaan akhir), walaupun suhu lingkungan (suhu ruangan) tetap namun energi yang dilepas ke lingkungan dan diserap itu tidak sama. Ketika kipas angin dinyalakan terdapat panas yang dilepaskan ke lingkungan dan energi yang tidak sama sehingga tidak stabil.

Selain data gambar diatas juga diapatkan data dalam bentuk tabel untuk mencari nilai  apakah sama dengan  . Berikut adalah datanya

Data tabel 1

t (s)

Tcold(°c)

Thot(°c)

0

33

37

312

23

50

444

25

51

504

24

51

1020

33,4

71,5

Dari data diatas didapatkan nilai . Berikut adalah datanya

Data tabel 1.1

Keadaan

 (j)

(j)

Awal

-171

1366,56

1195,56

222,3

Insulator dilepas

34,2

1944,72

1978,92

17,10

Insulator dipasang

-17,2

2207,52

2190,42

0

Kipas di matikan

160,74

4467,60

4628,34

350,55

Untuk percobaan kedua didapatkan data sebagai berikut:

Data tabel 2

t (s)

Tcold(°c)

Thot(°c)

0

32,0

41,0

300

25,0

51,0

420

24,0

51,1

516

26,0

51,2

1032

33,3

72,0

Dari data diatas didapatkan nilai . Berikut adalah datanya

Data tabel 2.2

Keadaan

 (j)

(j)

Awal

-119,7

1314,00

1194,30

171,00

Insulator dilepas

-17,1

1839,60

1822,5

1,71

Insulator dipasang

34,2

2260,08

2294,28

1,71

Kipas di matikan

124,83

4520,16

4644,99

355,68

Dari kedua data diatas yaitu pada tabel 1.1 dan 2.2 didapat kan nilai  tadak sama dengan  . hal ini di karenakan kalor yang masuk dan usaha ayang masuk menerima kalor dari lingkungan sehingga menyebabkan nilai   lebih besar dibandingkan dengan nilai . Hal ini tidak sesuai dengan teori dimana seharusnya nilai   . yaitu jumlah kalor yang masuk dan usaha sama dengan kalor yang dikeluarkan.

 

  1. III.       KESIMPULAN

Dari percobaan yang kita lakukan dan melihat hasil data, dapat kami simpulkan bahwa :

1. Faktor – factor yang mempengaruhi suhu pada eksperimen A model refrigerator antara lain, suhu ruangan(lingkungan) yang msuk dalam peltier sisi panas maupun sisi dingin.

2. Insulator yang dapat menjaga sisi dingin peltier agar terjadi kesetimbangan termal,kipas pendingin untuk memompa panas dari sisi dingin menuju sisi panas peltier

 

 

  1. IV.        SARAN

Adapun saran yang dapat kami berikan

  1. Dalam mengambil data pastikan alat sudah tersusun dengan benar.
  2. Jangan bernafas, batuk dan aktifitas yang mengandung panas di dekat peltier dikarekan sensor suhu sangatlah sensitif.

 

  1. V.           DAFTAR PUSTAKA

Halliday Resnick. 1987. Fisika Jilid 2. Erlangga : Jakarta

PASCO SCIENTIFIC. Inctruction Manual and Eksperiment Guide for The Pasco Scientific Model LM 8623.

 

 

 

 

 

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s