Pengertian Fluida Statis

Pengertian Fluida Statis atau Definisi dari fluida statis, Mudah-mudahan setelah membaca arikel ini anda bisa memahami dan mengerti tentang Fluida

Fluida digolongkan menjadi 2 jenis yaitu fluida statis (diam) dan fluida dinamis (bergerak).

Fluida adalah zat yang mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang lebih rendah, atau dari Hulu ke Hilir, bisa juga fluida dialirkan menggunakan pompa. Fluida juga bukan hanya air bisa juga GAS, Gas bisa mengalir melalui udara, sehingga juga bisa digolongkan sebagai fluida.
Zat padat tidak bisa digolongkan sebagai fluida karena tidak bisa mengalir, contohnya batu dan logam,
Fluida statis adalah Fluida yang diam dimana fluida tersebut dalam kondisi setimbang atau idak bergerak.
nah disni pasti anda binggung katanya fluida itu bergerak dan yang tidak bergerak dinyatakan bukan fluida kaya batu dan logam diatas, jangan salah kaprah dulu intinya fluida adalah zat cair dan gas, nah dan fluida statis adalah fluida yang diam atau dalam posisi kesetimbanganya, contohnya anda menyimpan air di dalam bak tanpa adanya goncangan sedikitpun lama kelamaan kondisi fluida air akan diam tanpa bergerak itulah maksud dari fluida statis atau fluida diam, so jangan binggung yah :D. Ingat ya kalau fluida dinamik kebalikan dari fluida statis okayyy

Read More my artikel
1. Karekteristik aliran fluida
2. Cara mengukur kecepatan fluida
3. Soal dan pembahasan fluida statis
4. Soal dan pembahasan fluida dinamik

Sekian dari saya mengenai Pengertian Fluida Statis atau Definisi dari fluida statis, Semoga dapat membantu dan menambah wawasan anda terimakasih.

Read More

Pengertian atau Definisi Fluida

Pengertian atau Definisi Fluida Serta Contoh dan Aplikasi Fluida

Ilustrasi Pengertian fluida melalui pipa

Fluida adalah suatu zat yang bisa mengalami perubahan-perubahan bentuknya secara continue/terus-menerus bila terkena tekanan/gaya geser walaupun relatif kecil atatu bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, kata fluida mencakup zat cair, gas, air, dan udara karena zat-zat ini dapat mengalir.
Sebaliknya batu dan benda2 keras (seluruh zat-zat padat tidak dapat dikategorikan sebagai fluida karena zat-zat tersebut tidak bisa mengalir secara continue).

Fluida adalah gugusan yang tersusun atas molekul2 dengan jarak pisah yang cukup besar untuk gas dan jarak pisah yang cukup kecil untuk zat cair. Molekul2 tersebut tidak dapat terikat pada suatu sisi, melainkan zat-zat tersebut saling bergerak bebas terhadap satu dengan yang lainnya.

Fluida merupakan salah zat-zat yang bisa mengalir yang mempunyai partikel kecil sampi kasat mata dan mereka dengan mudah untuk bergerak serta berubah-ubah bentuk tanpa pemisahan massa.
Ketahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangat kecil sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruang.

Fluida adalah benda yang dapat mengalami perubahan bentuk secara terus menerus karena gaya gesek yang bekerja terhadapnya. 


Fluida di bagi menjadi2 bagian di antaranya adalah

1. Fluidan ststis (fluida yang diam)
2. Fluida dinamis (fluida yang bergerak

Contoh fluida

Beriktu ini adalah contoh-contoh fluida diabtaranya adalah : Minyak peluma, Susu dan air, Udara, Gas, Cairan.

Kesemua zat-zat diatas atau zat cair itu dapat dikkategorikan kedalam fluida karena sifat-sifatnya fluida yang bisa mengalir dari  tempat yang satu ketempat yang lain.

Ilustrasi fluida mengalis

Aplikasi fluidaFluida adalah salah satu yang terkatagorikan suatu anugarah yang sangat penting dalam kehidupan kita sehari-hari. Setiap hari pasti manusia membutuhkanya untuk dihirup, diminum, terapung dan juga tenggelam di dalam fluida tersebut.
Fluida juga setiap hari digunakan pesawat udara terbang melalui blowenya, dan kapal terapung di atasnya.

Read More

Karakteristik aliran fluida

Karakteristik aliran fluida

Aliran fluida dapat diaktegorikan Menjadi:

• Aliran laminar

Aliran fluida yang bergerak atau berjalan didalam lapisan2/lamina2 dengan 1 lapisan mengalir secara lancar. Didalam aliran laminar, viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan.

• Aliran turbulen

Aliran trubulen yaitu pergerakan dari partikel2 fluida yang tidak bisa menentu dikarenakan mengalami campuran serta putaran partikel antar lapisan, dan dapat mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida dan kebagian fluida lain-nya dan dalam skala yang begitu besar. Dalam keadaan yang alirannya turbulen maka turbulensi yang akan terjadi membangkitkan tegangan geser merata diseluruh aliran fluida sehingga akan menghasilkan kerugian-kerugian aliran.

• Aliran transisi

Aliran transisi yaitu merupakan salah satu aliran-aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran yang turbulen.

• Viskositas

Viskositas fluida adalah ukuranyang  ketahanan sebuah fluidanya terhadap yang dideformasi atau dalam perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya. Viskositas zat cair akan cenderung menurun seiring akan bertambah-nya temperatur hal ini disebabkan oleh gaya-gaya kohesi pada zat cair ini apa bila dia di panaskan dia akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan menurunya viskositas dari zat-zat cair tersebut.

• Rapat jenis (density)

Density/rapat jenis simbolnya adalah (ρ) density suatu zat adalah suatu ukuran untuk konsentrasi zat tersebut, yang dinyatakan dalam massa persatuan volume, sifat ini akan ditentukan dengan cara-cara menghitung nisbah (ratio), masa zat yang terkandung didalam satu kesatuan bagian tertentu terhadap volume bagian tersebut. rumusnya sebagi berikut

Keterangan :

dimana : m adalah masa fluida ( kg)

∀ adalah volume fluida (m3)

Nilai density yang dapat dipengaruhi oleh temperatur yang semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya kohesi dari molekul-molekul fluida semakin berkurang.

• Debit Aliran
  termodinamika 3

Karakteristik aliran fluida, Pengertian aplikasi termodinamika dapat anda baca disini

Read More

Cara Mengukur kecepatan Aliran fluida

Pengukuran Aliran fluida  ini adalah salah satu mata kuliah teknik mesin termodinamika.

Pengukuran disetiap aliran fluida ini dikhususkan menggunakan metoda diferensial tekanan. Pada aliran fluida itu dipasang suatu penghalang dengan diameter lubang yang lebih kecil dari diameter pipa supaya aliran fluida cepat Dengan mengukur perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah penghalang dapat ditentukan besarnya aliran fluida.

Pada prinsipnya metode ini menggunakan hukum Bernoulli yaitu:

Cara Mengukur kecepatan Aliran fluida

 dimana:  P  = tekanan fluida

               ρ  = masa jenis fluida

               v  = kecepatan fulida

               g  = gravitasi bumi

               h  = tinggi fluida (elevasi)

Gambar aliran fluida dari V1 menuju V2 akan semakin cepat aliranya

Hukum Kontiunitas

Jika h₁ dan h₂ dibuat sama tingginya maka

Perhatian : Rumus diatas hanya berlaku untuk aliran Laminer, yaitu aliran yang memenuhi prinsip kontinuitas.

Pipa pitot, orifice plate, pipa venturi dan flow Nozzle menggunakan hukum Bernoulli diatas. Prinsip dasarnya adalah membentuk sedikit perubahan kecepatan dari aliran fluida sehingga diperoleh perubahan tekanan yang dapat diamati. Pengubahan kecepatan aliran fluida dapat dilakukan dengan mengubah diameter pipa, hubungan ini diperoleh dari Hukum kontiunitas aliran fluida.

- Orifice Plate

Alat ukur terdiri dari pipa dimana dibagian dalamnya diberi pelat berlubang lebih kecil dari ukuran diameter pipa. Sensor tekanan diletakan disisi pelat bagian inlet (P₁) dan satu lagi dibagian sisi pelat bagian outlet (P₂). Jika terjadi aliran dari inlet ke outlet, maka tekanan P₁ akan lebih besar dari tekanan outlet P₂.

Gambar Orifice Plate

Jumlah fluida yang mengalir per satuan waktu ( m³/dt) adalah :

                 di mana :  Q  = jumlah fluida yang mengalir ( m³/dt)                                 K  = konstanta pipa                                 A₂ = luas penampang pipa sempit                                 P  = tekanan fluida pada pipa 1 dan 2                                 ρ  = masa jenis fluida                                 g  = gravitasi bumi

             Rumus ini juga berlaku untuk pipa venturi

Keuntungan utama dari Orfice plate ini adalah dari :

·         Konstruksi sederhana

·         Ukuran pipa dapat dibuat persis sama dengan ukuran pipa sambungan.

·         Harga pembuatan alat cukup murah

·         Output cukup besar

Kerugian menggunakan cara ini adalah :

·        Jika terdapat bagian padat dari aliran fluida, maka padat bagian tersebut akan terkumpul pada bagian pelat disisi inlet.

·         Jangkauan pengukuran sangat rendah

·         Dimungkinkan terjadinya aliran Turbulen sehingga menyebabkan kesalahan pengukuran jadi besar karena tidak mengikuti prinsip aliran Laminer.

·         Tidak memungkinkan bila digunakan untuk mengukur aliran fluida yang bertekanan rendah.

-  Pipa Venturi

Bentuk lain dari pengukuran aliran dengan beda tekanan adalah pipa venture. Pada pipa venture, pemercepat aliran fluida dilakukan dengan cara membentuk corong sehingga aliran masih dapat dijaga agar tetap laminar. Sensor tekana pertama (P₁) diletakkan pada sudut tekanan pertama dan sensor tekanan kedua diletakkan pada bagian yang plaing menjorok ke tengah. Pipa venturi biasa dipergunakan untuk mengukur aliran cairan.

                        Gambar Pipa Venturi

Keuntungan dari pipa venturi adalah:

·         Partikel padatan masih melewati alat ukur

·         Kapasitas aliran cukup besar

·         Pengukuran tekana lebih baik dibandingkan orifice plate.

·         Tahan terhadapa gesakan fluida.

Kerugiannya adalah:

·         Ukuiran menjadi lebih besar

·         Lebih mahal dari orifice plate

·         Beda tekanan yang ditimbulkan menjadi lebih kecil dari orifice plate.

-          Flow Nozzle

Tipe Flow Nozzle menggunakan sebuah corong yang diletakkan diantara sambungan pipa sensor tekanan P₁ dibagian inlet dan P₂ dibagian outlet. Tekanan P₂ lebih kecil dibandingkan P₁.

Gambar Flow Nozzle

Sensor jenis ini memiliki keunggulan dibanding venture dan orifice plate yaitu:

·         Masih dapat melewatkan padatan

·         Kapasitas aliran cukup besar

·         Mudah dalam pemasangan

·         Tahan terhadap gesekan fluida

·         Beda tekanan yang diperoleh lebih besar daripada pipa venturi

·         Hasil beda tekanan cukup baik karena aliran masih laminer

-          Pipa Pitot

Konstruksi pipa ini adalah berupa pipa biasa sedang di bagian tengah pipa diselipkan pipa kecil yang dibengkokkan ke arah inlet. Jenis pipa ini jarang dipergunakan di industri karena dengan adanya pipa kecil di bagian tengah akan menyebabkan benturan yang sangat kuat terhadap aliran fluida. Alat ini hanya dipergunakan untuk mengukur aliran fluida yang sangat lambat.

Read More

PRINSIP DASAR TEORI TERMODINAMIKA 1

DASAR TERMODINAMIKA

Termodinamika merupakan suatu ilmu pengetahuan yang membahas hubungan antara panas dan kerja yang menyebabkan perubahan suatu zat.
Maksudnya apabila suatu zat atau benda diberi panas  (suhunya dinaikkan), maka akan timbul berbagai-bagai akibat seperti :
- Gas, cairan dan zat padat → memuai
- Termo-elemen membangkitkan GGL
- Kawat-kawat mengalami perubahan daya tahannya.
Dalam proses demikian, biasanya terdapat suatu pengaliran panas dan bekerjanya suatu gaya yang mengalami perpindahan (panas) yang mengakibatkan terjadinya “Usaha atau Kerja”.
Tujuannya  memecahkan persoalan termodinamika dengan menguasai prinsip dasar (dalil, persamaan), sistematika pemecahan soal dan defenisi dasar suatu hukum termodinamika.

Hukum-hukum Termodinamika
● Prinsip-prinsip Termodinamika dapat dirangkum dalam 3 Hukum yaitu :
> Hukum Termodinamika ke-Nol  :   berkenaan dengan kesetimbangan termal
     atau Konsep Temperatur.
> Hukum Termodinamika I :  -  konsep  energi  dalam  dan  menghasilkan
          prinsip kekekalan energi.
       -  menegaskan  ke ekivalenan  perpindahan  kalor dan perpindahan kerja.
> Hukum Termodinamika II :  memperlihatkan  arah  perubahan  alami 
                                   distribusi  energi  dan  memperkenalkaN prinsip peningkatan entropi.

Hukum-hukum Termodinamika didasarkan pada penalaran logis , bukti yang membenarkan  penggunaan hukum-hukum ini secara  menerus diperoleh dari  percobaan yang menyetujui akibat-akibatnya


Prinsip thermodinamika tersebut sebenarnya telah terjadi secara alami dalam kehidupan sehari-hari. Bumi setiap hari menerima energi gelombang elektromagnetik dari matahari, dan dibumi energi tersebut berubah menjadi energi panas, energi angin, gelombang laut, proses pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan banyak proses alam lainnya. Proses didalam diri manusia juga merupakan proses konversi  energi yang kompleks, dari input energi kimia dalam maka nan menjadi energi gerak berupa segala kegiatan fisik manusia, dan energi yang sangat bernilai yaitu energi pikiran kita. 
Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka prinsip Ilamiah dalam berbagai proses thermodinamika direkayasa menjadi berbagai bentuk mekanisme untuk membantu manusia dalam  menjalankan kegiatannya.
Mesin-mesin transportasi darat, laut, maupun udara merupakan contoh yang sangat kita kenal dari mesin konversi energi, yang merubah energi kimia dalam bahan bakar atau sumber   energi lain menjadi energi mekanis dalam bentuk gerak atau perpindahan diatas permukaan bumi, bahkan sampai di luar angkasa.
Pabrik-pabrik dapat memproduksi berbagai jenis barang, digerakkan oleh mesin pembangkit energi listrik yang menggunakan prinsip konversi energi panas dan kerja. Untuk kenyamanan hidup, kita memanfaatkan mesin air  conditioning, mesin pemanas, dan refrigerators yang menggunakan prinsip dasar thermodinamila.  

Penerapan Termodinamika
Aplikasi thermodinamika yang begitu luas dimungkinkan karena perkembangan ilmu thermodinamika sejak abad 17 yang dipelopori dengan penemuan mesin uap di Inggris, dan diikuti oleh para ilmuwan thermodinamika seperti Willian Rankine, Rudolph Clausius, dan  Lord Kelvin  pada abad ke 19. Pengembangan ilmu thermodinamika dimulai dengan pendekatan makroskopik, yaitu sifat thermodinamis didekati dari perilaku umum partikel-partikel zat yang menjadi media pembawa energi, yang  disebut pendekatan thermodinamika klasik. Pendekatan tentang sifat thermodinamis suatu zat berdasarkan perilaku kumpulan partikel-partikel disebut pendekatan mikroskopis yang merupakan perkembangan ilmu  thermodinamika modern, atau disebut thermodinamika statistik. Pendekatan thermodinamika statistik dimungkinkan karena perkembangan teknologi komputer, yang sangat membantu da lam  menganalisis data dalam jumlah yang sangat besar.  
Penerapan termodinamika secara teknik (dalam perencanaan) yaitu :
- Refrigerasi dan Pengkondisian Udara
- Pembangkit Daya Listrik
- Motor Bakar   
- Sistem pemanasan surya
- Pesawat Terbang 
- Dan sebagainya

• Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap :

Energi kimia  atau  energi nuklir  dikonversikan  menjadi  energi  termal  dalam ketel uap  atau  reaktor nuklir.  Energi ini  dilepaskan  ke air, yang  berubah  menjadi  uap.  Energi uap ini  digunakan  untuk  menggerakkan turbin uap,  dan energi mekanis yang dihasilkan  digunakan untuk meng- gerakkan generator untuk menghasilkan daya listrik.

• Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air :

Energi  potensial  air  dikonversikan  menjadi  energi  mekanis  melalui penggunaan turbin air. Energi mekanis ini kemudian dikonversikan lagi Menjadi energi listrik oleh generator listrik yang disambungkan pada poros turbinnya.

• Motor pembakaran dalam 

Energi kimiawi bahan bakar dikonversikan menjadi kerja mekanis. Campuran udarabahanbakar dimampatkan dan pembakaran  dilakukan oleh busi. Ekspansi gas hasil pembakaran mendorong piston, yang menghasilkan putaran pada poros engkol.

Read More

PENGERTIAN APLIKASI TERMODINAMIKA

APLIKASI TERMODINAMIKA DALAM KEHIDUPAN SEHARI HARI

Aplikasi Termodinamika Antara Lain :

1. Boiler
2. Ac
3. Motor bakar
4. PLTU
5. PLTN
6. Kompresor
7. Mengetahui Kualitas Air
8. Mengetahui Kualitas Uap Air
9. Oceanografi
10. Dll

Termodinamika  Adalah Ilmu yang mempelajari enegi serta perubahan-perubahanya dan sifat zat-zatnya.TERMODINAMIKA Berasal dari bahasa  Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan'

Konsep dasar dalam termodinamika

Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter !

Contonya Seperti fisik, energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.

Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.

Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik. Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.

Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.

Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

1. Sistem Terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.

2. Sistem Tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.

3. Sistem Terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.

Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

1. Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika

Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

2. Hukum Pertama Termodinamika

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

Hukum pertama termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum universal dari kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas sebagai suatu bentuk perpindahan energi. Pernyataan paling umum dari hukum pertama termodinamika ini berbunyi: Kenaikan energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungannya.

Pondasi hukum ini pertama kali diletakkan oleh James Prescott Joule yang melalui eksperimen-eksperimennya berhasil menyimpulkan bahwa panas dan kerja saling dapat dikonversikan. Pernyataan eksplisit pertama diberikan oleh Rudolf Clausius pada 1850: "Terdapat suatu fungsi keadaan E, yang disebut 'energi', yang diferensialnya sama dengan jumlah kerja yang dipertukarkan dengan lingkungannya pada suatu proses adiabatik."

Hukum kekekalan energi: Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihancurkan/dihilangkan. Tetapi dapat ditransfer dengan berbagai cara. Aplikasi: Mesin-mesin pembangkit energi dan pengguna energi. Semuanya hanya mentransfer energi, tidak menciptakan dan menghilangkan.

3. Hukum Kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

Hukum keseimbangan / kenaikan entropi: Panas tidak bisa mengalir dari material yang dingin ke yang lebih panas secara spontan. Entropi adalah tingkat keacakan energi. Jika satu ujung material panas, dan ujung satunya dingin, dikatakan tidak acak, karena ada konsentrasi energi. Dikatakan entropinya rendah. Setelah rata menjadi hangat, dikatakan entropinya naik.

Aplikasi: Kulkas harus mempunyai pembuang panas di belakangnya, yang suhunya lebih tinggi dari udara sekitar. Karena jika tidak Panas dari isi kulkas tidak bisa terbuang keluar. Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor. Mesin kalor adalah sebutan untuk alat yang berfungsi mengubah energi panas menjadi energi mekanik.

Dalam mesin mobil misalnya, energi panas hasil pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi gerak mobil. Tetapi, dalam semua mesin kalor kita ketahui bahwa pengubahan energi panas ke energi mekanik selalu disertai pengeluaran gas buang, yang membawa sejumlah energi panas. Dengan demikian, hanya sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang diubah ke energi mekanik. Contoh lain adalah dalam mesin pembangkit tenaga listrik; batu bara atau bahan bakar lain dibakar dan energi panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah wujud air ke uap. Uap ini diarahkan ke sudu-sudu sebuah turbin, membuat sudu-sudu ini berputar. Akhirnya energi mekanik putaran ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik.

4. Bunyi Hukum Ketiga 3 Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Hukum suhu 0 Kelvin (-273,15 Celcius): Teori termodinamika menyatakan bahwa panas (dan tekanan gas) terjadi karena gerakan kinetik dalam skala molekular. Jika gerakan ini dihentikan, maka suhu material tsb akan mencapai 0 derajat kelvin.

Aplikasi: Kebanyakan logam bisa menjadi superkonduktor pada suhu sangat rendah, karena tidak banyak keacakan gerakan kinetik dalam skala molekular yang menggangu aliran elektron.

Read More

Termodinamika sistem Pemanasan Air Tertutup

Termodinamika sistem Pemanasan Air Tertutup
Sistem Tertutup

• Pemanas Air Umpan Tertutup

Pemanasan  air  umpan  dengan  heater  jenis  tertutup  dilakukan  dengan menggunakan penukar kalor jenis shell and tube dimana suhu air umpan naik ketika uap yang diambil  dari  turbin mengalami kondensasi diluar  tube  yang membawa air  umpan.  Karena kedua aliran tidak bercampur  maka tekanan masing-masing aliran bisa berbeda.

Gambar  10  memperlihatkan  dua  cara  bagaimana  memindahkan kondensat  dari  heater  air  umpan  tertutup.  Pada  gambar  10.a.  kondensat dipompa  ke  titik  tekanan  yang  lebih  tinggi  pada  siklus.  Gambar  10.b. kondensat  dibiarkan  masuk  ke  steam trap  (perangkap  uap)  yang  ada  di heater pada tekanan lebih rendah atau didalam kondenser.

Gambar  11.  adalah  siklus  daya  uap  regeneratif  yang  mempunyai heater air umpan tertutup dengan perangkap kondensat didalam kondenser.  Keseimbangan energi :

• Pemanas Air Umpan Jamak

Efisiensi  termal  bisa ditingkatkan dengan memakai  beberapa pemanas air umpan pada tekanan yang memungkinkan.

Gambar  diatas  memperlihatkan  pembangkit  daya  dengan  tiga pemanas air  umpan tertutup dan satu pemanas terbuka.  Pembangkit  daya dengan banyak pemanas air umpan biasanya mempunyai minimal satu buah pemanas air umpan terbuka yang beroperasi pada tekanan lebih besar dari tekanan  atmosfir  sehingga  oksigen  dan  gas-gas  lain  yang  terlarut  bisa dibuang dari siklus.

Karakteristik Fluida Kerja, Siklus Uap Biner dan Kogenerasi

Air  paling  banyak  digunakan  sebagai  fluida sitem  kerja  karena  beberapa

keuntungan:

1. Mudah diperoleh

2. Biaya rendah.

3. Tidak beracun.

4. Stabil secara kimia.

5. Relatif tidak korosif.

6. Perubahan enthalpi spesifik relatif besar

Namun air juga mempunyai beberap kekurangan diantaranya :

1. Suhu Kritis air rendah (374,14 derajat C)

2. Tekanan jenuh pada suhu normal  kondenser dibawah tekanan atmosfir, sehingga udara bisa masuk ke sistem.

Untuk  siklus  yang  beroperasi  pada  temperatur  yang  relatif  lebih rendah, fluida kerjanya akan lebih baik jika menggunakan refrigeran seperti amonia.

Sistem tenaga pada pesawat  ruang angkasa menggunakan  mercury sebagai fluida kerja karena mercury mempunyai karakteristik yaitu temperatur kerja yang lebih tinggi.

Air  bisa digunakan bersama sama bahan lain pada siklus uap biner untuk mendapatkan unjuk kerja keseluruhan yang lebih baik.

Siklus  daya  uap biner  menggunakan dua fluida kerja,  dimana satu mempunyai karakteristik yang baik pada suhu tinggi dan yang lainnya dengan karakteristik yang baik pada suhu yang lebih rendah.  Contohnya siklus uap biner air-mercury.

Siklus  kogenerasi  adalah  proses  pembangkitan  daya   dimana pemanasan  uap  dilakukan  dari  pembakaran  bahan  bakar,  namun  panas bahan  bakar  ini  juga  dimanfaatkan  untuk  keperluan  lain  misalnya  untuk pembangkitan listrik.  Cara  ini  bisa menaikkan efisiensi  dalam penggunaan sumber daya energi.

Demikian dari saya tentang Termodinamika sistem Pemanasan Air Tertutup

Read More

Termodinamika Efisiensi Termal Superhit dan Rehit

Termodinamika Efisiensi Termal Superhit dan Rehit sebelumnya saya membahas siklus ideal rangkine

• SUPERHEAT DAN REHEAT

Superheat adalah proses dimana uap air sebelum memasuki turbin berada pada kondisi panas lanjut (superheat).

Untuk mendapatkan kondisi ini biasanya uap dipanaskan dengan alat yang bernama superheater.
Kombinasi boiler dengan superheater disebut steam generator.
Efisiensi  termal  dengan uap superheat  lebih tinggi  dari  yang tanpa superheat karena temperatur rata-rata kalor yang masuk lebih tinggi.
Reheat  merupakan  modifikasi  sistem  superheat  dimana  uap  tidak berkespansi pada turbin ke tekanan kondenser melainkan pertama-tama uap  berekspansi  pada turbin pertama ke tekanan antara  steam generator  dan tekanan kondenser, kemudian uap dipanaskan,  setelah itu uap berekspansi pada turbin tingkat kedua sampai tekanan kondenser.
Tujuan  reheat  adalah  meningkatkan  kwalitas  uap  pada  sisi  keluar turbin.

Siklus  reheat  ideal  superktritis  diperlihatkan  pada  gambar  berikut dimana tidak ada perubahan fasa yang terjadi selama pemberian kalor dari 6 ke 1.

• SIKLUS DAYA UAP REGENERATIF

Tujuan siklus ini  adalah meningkatkan temperatur rata-rata air  yang masukkedalam boiler.
Pemanas/heater Air Umpan Terbuka

Regenerasi  dilakukan dengan menggunakan heater  air  umpan,  yaitu sebuah penukar kalor (heat exchanger) jenis kontak dimana aliran dari suhu yang berbeda bercampur  sehingga menghasilkan aliran dengan temperatur menengah.
Uap masuk ke turbin tingkat pertama pada kondisi 1 dan berekspansi ke kondisi 2 dimana sejumlah aliran diambil  dan dimasukkan ke heater  air  umpan terbuka pada tekanan  p2.

Sisa uap akan memasuki  turbin tingkat kedua menuju  ke  tingkat  3.  Uap  yang  berupa cairan  jenuh ini  kemudian  dipompa dari kondisi 4 ke heater air umpan pada kondisi 5. Dari heater keluar aliran yang sudah bercampur untuk kemudian dipompa ke boiler.

Pada siklus ini  energi  diberikan pada dari kondisi  7 ke kondisi  1 dan bukan dari kondisi a ke 1 sehingga jumlah energi untuk memanaskan air bisa dikurangi.  Laju massa :

Dengan mengasumsikan bahwa tidak ada energi yang berpindah dari heater  ke  lingkungan  dan  mengabaikan  efek  energi  potensial  dan  energi kinetik maka kesetimbangan energi menjadi :

Sekian dari saya Termodinamika Efisiensi Termal Superhit dan Rehit

Read More

Termodinamika Siklus Ideal Rankine

• Siklus Ideal Rankine

Gambar 3. Diagram Temperatur – entropi untuk siklus Rankine ideal.
Proses 1-2  :  ekspansi isentropik fluida kerja pada turbin dari uap jenuh pada keadaan 1 ke tekanan kondenser
Proses 2-3 :  perpindahan kalor dari fluida kerja ketika mengalir pada tekanan
konstan melalui kondenser dengan cairan jenuh pada keadaan3.
Proses 3-4 :  kompresi isentropik didalam pompa ke keadaan 4 di daerah cairan terkompresi
Proses 4-1 :  perpindahan kalor ke fluida kerja ketika mengalir pada tekanan konstan melalui boiler untuk menyelesaikan siklus.
Siklus  ideal  Rankine  juga  meliputi  kemungkinan  pemanasan  lanjut/superheat  uap  seperti  yang  digambarkan  pada  siklus  1’-2’-3-4-1’.  Kerja pompa bisa juga dicari dengan rumus :

notasi int rev menerangkan bahwa proses reversibel internal  pada pompa. Dengan mengintegral persamaan diatas:

• Pengaruh Tekanan Boiler Dan Kondenser Pada Siklus Rankine

Dari gambar T-S diagram siklus Rankine ideal luas daerah 1-b-c-4-a-1 adalah menyatakan perpindahan kalor kedalam fluida kerja per satuan massa pada boiler. Dirumuskan :

dimana tanda strip diatas menunjukkan harga rata-rata.
Dengan cara yang sama , luas daerah 2-b-c-3-2 mewakili perpindahan kalor dari  uap  terkondensasi  persatuan  massa  yang  melalui  kondenser, dirumuskan:


Efisiensi  Thermal  siklus  Rankine  ideal  dalam variabel  perpindahan kalor adalah :

Gambar 4. Pengaruh variasi tekanan kerja pada siklus Rankine ideal. (a). Pengaruh tekanan boiler. (b). Pengaruh tekanan kondenser.
Gambar  A.  memperlihatkan dua siklus ideal  yang mempunyai  tekanan kondenser sama tetapi tekanan boiler berbeda. Suhu rata-rata dari kalor yang
ditambahkan  terlihat  lebih  besar  pada  siklus  1’-2’-3-4’-1’  daripada  siklus 1-2-3-4-1. Sehingga kenaikan tekanan boiler akan menaikkan efisiensi termal siklus Rankine.
Gambar B. memperlihatkan dua siklus yang mempunyai tekanan boiler sama tetapi  tekanan kondenser  yang berbeda.  Satu kondenser  beroperasi
pada tekanan atmosfir  dan yang lainnya mempunyai  tekanan kurang dari tekanan atmosfir. Suhu kalor yang dibuang pada siklus 1-2-3-4-1 adalah 100 Derajat C.
Suhu kalor  yang dilepas pada siklus 1-2”-3”-4”-1  adalah lebih rendah, karena  itu  mempunyai  efisiensi  termal  yang  lebih  besar.  Jadi  penurunan tekanan kondenser akan meningkatkan efisiensi termal. Tekanan kondenser yang paling rendah yang mungkin adalah tekanan jenuh/saturasi pada suhu ambien/batas. Ini adalah suhu yang paling rendah yang  paling  mungkin  dilepas  ke  lingkungan.  Alasan  utama  kenapa
menggunakan kondenser  pada pembangkit  adalah untuk menjaga tekanan gas serendah mungkin pada turbin (pembangkit).  Penambahan kondenser juga memungkinkan fluida kerja mengalir dalam loop tertutup.

• Prinsip-prinsip Ireversibilitas Dan Kerugian

Ireversibilitas dan kerugian ditemukan pada ke empat subsistem pembangkit daya  uap.  Ireversibilitas  yang  dialami  pada  fluida  kerja  disebabkan  oleh ekspansi  pada  turbin.  Sebagaimana  digambarkan  pada  grafik  berikut  ini, proses  1-2  adalah  ekspansi  adiabatik  pada  turbin  yang  disertai  dengan kenaikan  entropi.  Kerja  yang  dihasilkan  pada  langkah  ini  lebih  kecil  bila dibandingkan pada proses ekspansi isentropik 1-2s.  Efisiensi turbin isentropik :

Input kerja pada pompa untuk mengatasi efek gesekan juga akan mengurangi daya output pembangkit. Akan ada kenaikan entropi pada pompa. Proses 3-4  mewakili  proses  pemompaan  sebenarnya.  Daya  input  ke  pompa  akan menjadi lebih besar pada proses 3-4 dibandingkan proses isentropik 3-4s.
Efisiensi pompa isentropik :

Ireversibilitas pada pompa mempunyai  dampak yang lebih kecil  pada kerja pembangkit bila dibandingkan terhadap ireversibilitas pada turbin.

Gambar 6. Diagram Temperatur – entropi yang menunjukkan  pengaruh ireversibilitas pada turbin dan pompa.

Read More