ber be/e"ende 'raft der 01rme - Makalah Perubahan Fase Zat dan Persamaan Clausius Clapeyron

,.

/nergi dari semesta adalah konstan./nergi dari semesta adalah konstan.

.

/ntropy dari semesta $enderung maksimal./ntropy dari semesta $enderung maksimal. 1ud

1udolf olf 5la5lausiusius us menmenyayataktakan an daldalam am makmakalaalah h nynya a yayang ng berberjudjudulul

ber be/e"ende 'raft der 01rme

pada %8 'ebruari %8 dan diterbitkan pada %8 'ebruari %8 dan diterbitkan

+nnalen der Ph%si +nnalen der Ph%si

yang digunakan sebagai suatu properti dari sistem! yang digunakan sebagai suatu properti dari sistem! entropi! dimana ini dapat digunakan dalam menentukan apakah hukum entropi! dimana ini dapat digunakan dalam menentukan apakah hukum kedua termodinamika dilanggar dalam situasi tertentu. &erikut merupakan kedua termodinamika dilanggar dalam situasi tertentu. &erikut merupakan pernyataan $lausius

pernyataan $lausius

2 2 adadalalah ah tidtida a mumun"n"iin n ununtutu  memembmbuauat t susuatatu u alalat at %a%an" n" beberoropeperarasi si

berd

berdasarasaran an suatsuatu u silusilus s %an" efe %an" efe satu-satu-satusatun%a n%a adalaadalah h perpiperpindahndahanan

alor dari suatu benda %an" lebih din"in e

alor dari suatu benda %an" lebih din"in e benda %an" panas3.benda %an" panas3.

Pernyataan tersebut berlaku untuk sebuah refrigator Datau sebuah pompa Pernyataan tersebut berlaku untuk sebuah refrigator Datau sebuah pompa kalorE. "inyatakan bah?a adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah kalorE. "inyatakan bah?a adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah ref

refrigrigatoator r yanyang g memmemindindahkahkan an eneenergi rgi dadari ri benbenda da yayang ng leblebih ih dindingin gin keke benda yang lebih panas tanpa

?.1 P-ma #al-r 0Heat Pum ?.1 P-ma #al-r 0Heat Pum

Hea

Heat t pumpumpp

ataatau u popompa mpa kalkalor or adaadalah lah suasuatu tu sissistem tem yayang ng dadapatpat menyerap kalor dari suatu tempat

menyerap kalor dari suatu tempat kemudian membuangnykemudian membuangnya di a di tempat lain.tempat lain. Pompa kalor dapat digunakan sebagai pendingin jika memanfaatkan sisi Pompa kalor dapat digunakan sebagai pendingin jika memanfaatkan sisi pe

penynyererapapan an kakalolor r ! ! ininililah ah yayang ng didisesebubut t dedengngan an sisiststem em rerefrifrigegerarasisi.. Seb

Sebalialiknyknya a pompompa pa kalkalor or jugjuga a dapdapat at digdigunaunakakan n sebsebagaagai i pempemanaanas s jikjikaa mem

memanfanfaataatkakan n sissisi i pempembuabuangngan an kakalorlornyanya. . 5on5ontoh toh sedsederherhana ana pompompapa ka

kalolor r adadalalahah

air conditioner air conditioner

+ir conditioner +ir conditioner

memenyenyerap rap kakalor lor yayang ng adaada diruangan kemudian membuangnya ke luar ruangan.

diruangan kemudian membuangnya ke luar ruangan. 3nt

3ntuk uk memmemahahami ami priprinsinsip p pompompa pa kalkalor or makmaka a anaanaloglogi i pompompa pa air air dap

dapat at digdigunaunakan kan karkarena ena sese$ar$ara a priprinsinsip p kedkeduanuanya ya tidtidak ak beberberbeda. da. AiAir r se$

se$ara ara alaalami mi akaakan n menmengalgalir ir dardari i temtempat pat yayang ng tintinggi ggi ke ke temtempat pat yayangng rendah. 3ntuk mengalirkan air dari tempat yang rendah ke tempat yang rendah. 3ntuk mengalirkan air dari tempat yang rendah ke tempat yang tingg

tinggi dibutuhki dibutuhkan suatu alat DpompaE an suatu alat DpompaE dan usahadan usahaFkerjaFkerjaFenerFenergi dari gi dari luar luar DmekanikE. "engan menggunakan pompa maka air yang ada di tempat DmekanikE. "engan menggunakan pompa maka air yang ada di tempat yang lebih dapat dihisap dan dikeluarkan di tempat yang lebih ti

yang lebih dapat dihisap dan dikeluarkan di tempat yang lebih ti nggi.nggi. Pa

Pada da kakalolor r pupun n teterjrjadadi i hahal l yyanang g sasamama. . #a#alolor r sese$a$ara ra alalamamii men

mengalgalirFbirFberperpindindah ah dardari i temtemperperatuatur r yanyang g tintinggggi i ke ke temtempeperatratur ur yayangng rendah. Tinggi atau rendahnya temperatur merupakan salah satu indikasi rendah. Tinggi atau rendahnya temperatur merupakan salah satu indikasi besarnya energi kalor yang dimiliki suatu at. Semakin tinggi temperatur besarnya energi kalor yang dimiliki suatu at. Semakin tinggi temperatur mak

maka a sesemakmakin in tintinggi ggi eneenergi rgi kalkalornornyaya. . 3nt3ntuk uk mememinmindahdahkan kan kalkalor or dardarii tempat yang temperaturnya lebih rendah maka dibutuhkan sistem pompa tempat yang temperaturnya lebih rendah maka dibutuhkan sistem pompa kalor. Seperti halnya pompa air! untuk menyerap kalor dan membuang kalor. Seperti halnya pompa air! untuk menyerap kalor dan membuang kalo

kalor r dibutdibutuhkauhkan n kerjakerjaFusaFusahaFenhaFenergi ergi dari dari luarluar. . &ias&iasanya anya prosproses es pomppompaa kalor digambarkan seperti diba?ah ini.

'am(ar 12. Pr-ses P-ma #al-r 'am(ar 12. Pr-ses P-ma #al-r

"imana T

"imana Tss adalah suhu lingkungan! T adalah suhu lingkungan! T$$ adalah temperatur pada sisi adalah temperatur pada sisi penyerapan kalor! T

penyerapan kalor! Thh adalah temperatur pada sisi pembuangan kalor! W adalah temperatur pada sisi pembuangan kalor! W adalah kerja dari luar! 

adalah kerja dari luar! $$ adalah kalor yang terserap dan  adalah kalor yang terserap dan hh adalah kalor adalah kalor yang dibuang.

yang dibuang.

Pada saat tidak ada W yang bekerja maka temperatur T

Pada saat tidak ada W yang bekerja maka temperatur Tss! ! TT$$! dan! dan T

Thh adadalalah ah sasama ma DTDTssHTHThhHTHT$$E E dadan n titidadak k adada a prprososes es peperprpinindadahahan n kakalolor r diantaranya. &egitu ada kerja W dijalankan maka T

diantaranya. &egitu ada kerja W dijalankan maka T$$menjadi lebih rendahmenjadi lebih rendah diban

dibandingkdingkan an dengdengan an TTss. +leh karena itu energi kalor yang berada di. +leh karena itu energi kalor yang berada di sekitarnya terserap oleh sistem ini. #alor yang terserap ini dibuang ke sisi sekitarnya terserap oleh sistem ini. #alor yang terserap ini dibuang ke sisi 

hh sehingga temperatur T sehingga temperatur Thh menjadi lebih besar dari T menjadi lebih besar dari Tss. Pada keadaan ini. Pada keadaan ini maka T

maka T$$O O TTss O O TThh. . 2ub2ubungungan an antantara ara kalkalor or yayang ng disdiseraerap p dan dan dibdibuanuangg mengikuti persamaan

mengikuti persamaan



hh H H $$  W  W 3nt

3ntuk uk menmenunjunjukkukkan an sesebarbarapa apa baibaik k perperforforma ma dardari i susuatu atu popompampa kalor! maka dikenal dengan istilah 5+P D5oeffi$ient of Performan$eE atau kalor! maka dikenal dengan istilah 5+P D5oeffi$ient of Performan$eE atau da

dalalam m babahahasa sa )n)ndodonenesisia a didisesebubut t dedengngan an kokoefefisisieien n kikinenerjrja. a. 5+5+P P ininii merup

merupakan akan perbaperbandingndingan an antarantara a outpuoutput t yang digunakayang digunakan n dengdengan an inputinput yang diberikan. Pada pompa kalor! input adalah kerja dan output dapat yang diberikan. Pada pompa kalor! input adalah kerja dan output dapat merupakan penyerapan kalor atau pembuangan kalor. ,ika pompa kalor merupakan penyerapan kalor atau pembuangan kalor. ,ika pompa kalor

digugunanakakan n ssebebagagai ai pependndiningigin n D1D1efefririgegerarasisiE E mamaka ka ououtptput ut adadalalahah pen

penyeyeraprapan an kalkaloror. . SebSebalialiknyknya! a! jikjika a pompompa pa kalkalor or digdigunaunakan kan sesebagbagaiai pem

pemanaanas s DheDheateaterE rE makmaka a outoutpuputnytnya a adaadalah lah pepembumbuangangan an kalkaloror. . +le+lehh karena itu 5+P diekspresikan dengan

karena itu 5+P diekspresikan dengan 33 Untuk en+*ng*nUntuk en+*ng*n

5+P H  5+P H $$ F W F W oleh karena W H  oleh karena W H hh    $$ maka maka 5+P H 5+P H ^-^{- cc} - & 1 - c - & 1 - c 3 Untuk Pemanas 3 Untuk Pemanas 5+P H  5+P H hh F W F W Atau 5+P H

Atau 5+P H ^-^{- &}^& - & 1 - c - & 1 - c

"ua jenis sistem pompa kalor yang sudah di komersilkan se$ara "ua jenis sistem pompa kalor yang sudah di komersilkan se$ara luas adalah sistem refrigerasi kompresi uap DS1#3E dan thermoele$tri$. luas adalah sistem refrigerasi kompresi uap DS1#3E dan thermoele$tri$. S1#3 merupakan sistem yang paling banyak ditemui di dalam kehidupan S1#3 merupakan sistem yang paling banyak ditemui di dalam kehidupan sehari-hari! sepeti Air $onditioner DA5E dan lemari es. #eunggulan dari sehari-hari! sepeti Air $onditioner DA5E dan lemari es. #eunggulan dari S1#3 adalah 5+Pnya yang sangat tinggi. 2al inilah yang menyebabkan S1#3 adalah 5+Pnya yang sangat tinggi. 2al inilah yang menyebabkan teknologi ini belum bisa digantikan oleh teknolgi lain. Walaupun demikian! teknologi ini belum bisa digantikan oleh teknolgi lain. Walaupun demikian! S1#3 membutuhkan banyak komponen dan kurang bisa diterapkan di S1#3 membutuhkan banyak komponen dan kurang bisa diterapkan di tempat yang ke$il.

tempat yang ke$il.

,enis pompa kalor thermoele$tri$ sering dijumpai sebagai pendingin ,enis pompa kalor thermoele$tri$ sering dijumpai sebagai pendingin elek

elektronik tronik sepeseperti rti prosprosesoresor. . #eun#eunggulaggulan n teknoteknologi logi ini ini adalaadalah h ukuraukurannyannya yang ke$il ! sangat mudah diterapkan dan $ukup di$atu dengan listrik yang ke$il ! sangat mudah diterapkan dan $ukup di$atu dengan listrik searah D"5E. Namun 5+Pnya masih sangat ke$il dibandingkan dengan searah D"5E. Namun 5+Pnya masih sangat ke$il dibandingkan dengan S1#3.

S1#3.

Sebenarnya ada beberapa jenis lain

Sebenarnya ada beberapa jenis lain yang dapat digunakan sebagaiyang dapat digunakan sebagai sistem pompa kalor namun sulit untuk dijumpai dalam kehidupan sistem pompa kalor namun sulit untuk dijumpai dalam kehidupan

sehari-hari! yaitu sistem refrigerasi absorpsi! thermoa$ousti$! thermomagneti$! hari! yaitu sistem refrigerasi absorpsi! thermoa$ousti$! thermomagneti$! dan tabung @orteI.

dan tabung @orteI. ?.1

?.1.1.1 MesMes*n Re*n Re)r*)r*gergeras* Sas* S*kl*klus Aus A(s-r(s-rs*s*

Mes

Mesin in refrefrigrrigrasasi i siksiklus lus absabsorporpsi si sedsedikit ikit berberbedbeda a dendengan gan mesmesinin refrigerasi siklus kompresi uap. #omponen sistem seperti kondensor! alat refrigerasi siklus kompresi uap. #omponen sistem seperti kondensor! alat ekspansi dan e@aporator juga digunakan pada mesin refrigerasi absorpsi. ekspansi dan e@aporator juga digunakan pada mesin refrigerasi absorpsi. Sedangkan kompresor pada sistem refrigerasi siklus kompresi uap diganti Sedangkan kompresor pada sistem refrigerasi siklus kompresi uap diganti fungsinya oleh generator! absorber! dan pompa.

fungsinya oleh generator! absorber! dan pompa.

'am(ar 1&. S*klus Mes*n

'am(ar 1&. S*klus Mes*n Re)r*geras* S*klus A(s-rsRe)r*geras* S*klus A(s-rs**

Ada

Ada beberapa beberapa jenis jenis dari dari sistem sistem refrigerasi refrigerasi siklus siklus absorpsiabsorpsi diantaranya

diantaranya

U5ontinuous absorption system U5ontinuous absorption system

-5ontinuous absorption system ?ith pump -5ontinuous absorption system ?ith pump

-5ontinuous absorption system ?ith out pump -5ontinuous absorption system ?ith out pump

U)ntermitten absorption system U)ntermitten absorption system

Sebagbagai ai sumsumber ber eneenergi rgi penpenggeggerak rak sissistem tem adaadalah lah enenergergi i panpanasas Dka

energi panas didapatkan dari gas alam! kerosin! elemen pemanas listrik! energi panas didapatkan dari gas alam! kerosin! elemen pemanas listrik! uap panas! gas panas buang dan sumber-sumber panas yang lainnya. uap panas! gas panas buang dan sumber-sumber panas yang lainnya. Aplikasi dari sistem ini dapat diterapkan pada refrigeras

Aplikasi dari sistem ini dapat diterapkan pada refrigerasi domestik maupuni domestik maupun pada sistem refrigerasi komersial dan juga pada pengkondisian udara. pada sistem refrigerasi komersial dan juga pada pengkondisian udara. Se$ara umum fluida kerja yang digunakan pada sistem refrigerasi siklus Se$ara umum fluida kerja yang digunakan pada sistem refrigerasi siklus absorpsi adalah refrigeran dua substansi berupa $ampuran tak bereaksi absorpsi adalah refrigeran dua substansi berupa $ampuran tak bereaksi sepertiJ

sepertiJ

- amonia-air DN2*  2(+E - amonia-air DN2*  2(+E

- air-lithium bromide D2(+  4i&rE! dan lain sebagainya - air-lithium bromide D2(+  4i&rE! dan lain sebagainya

Pada da sissistem tem AiAir-Ar-Amonmonia! ia! air air berberfunfungsi gsi sebsebagaagai i absabsorborbent ent dandan amo

amonia nia berberfunfungsi gsi sebsebagaagai i refrefrigrigeraeran. n. SeSedandangkagkan n padpada a sissistem tem 4it4itiumium bromida-air! litium bromida berfungsi sebagai absorben dan air sebagai bromida-air! litium bromida berfungsi sebagai absorben dan air sebagai rreeffrriiggeerraannnnyyaa. . 55oonnttiinnuuoouus s AbAbssoorrppttiioon n SSyysstteem m ??iitth h PPuummpp.. Mesin refrigerasi siklus absorpsi dengan pompa sering disebut dengan Mesin refrigerasi siklus absorpsi dengan pompa sering disebut dengan siklus refrigerasi absorpsi dua tekanan. Pada siklus ini ada sisi tekanan siklus refrigerasi absorpsi dua tekanan. Pada siklus ini ada sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah yang dibatasi oleh katup ekspansi dan katup tinggi dan tekanan rendah yang dibatasi oleh katup ekspansi dan katup throtle yang terdapat

throtle yang terdapat antara absorber dan generator.antara absorber dan generator.

#ompomponenen n utautama ma dardari i siksiklus lus refrefrigerigerasrasi i absabsorporpsi si dudua a tektekanaanann adalahJ generator! absorber! pompa! kondensor! e@aporator! alat ekspansi! adalahJ generator! absorber! pompa! kondensor! e@aporator! alat ekspansi! da

dan n kakatutup p ththrorotltle. e. AAdadapupun n $a$ara ra kekerjrjananyya a adadalalah ah sesebabagagai i beberirikukutt 5ampuran kuat refrigeran-absorben Dstrong solutionE dipanaskan di dalam 5ampuran kuat refrigeran-absorben Dstrong solutionE dipanaskan di dalam generator sehingga refrigeran menguap dan terpisah dari absorbennya. generator sehingga refrigeran menguap dan terpisah dari absorbennya. 3a

3ap p rerefrfrigigeeraran n sseelalannjujutntnyya a ddimimuurnrnikikan an dadalalam m rre$e$titififier er dedenngagann me

mendndiningiginknkanannynya a sesehihingngga ga ababsosorbrben en yyanang g ikikut ut memengnguauap p akakanan men

mengemgembun bun dan dan menmengagalir lir kemkembalbali i ke ke gegenerneratoator.r.3ap 3ap refrefrigerigeran ran murmurnini ke

kemumudidian an memengngalalir ir memelalalului i kokondndenensosorr. . "i "i kokondndenensosor r rerefrfrigigereranan di

dididingngininkakan n sesehihingngga ga rerefrfrigigereran an memengngalalamami i prprososes es pepengngemembubunanan.n. #ondensatnya yang sudah berupa ?ujud $air yang keluar dari kondensor! #ondensatnya yang sudah berupa ?ujud $air yang keluar dari kondensor!

kemudian dialirkan menuju alat ekspansi. Pada alat espansi refrigeran kemudian dialirkan menuju alat ekspansi. Pada alat espansi refrigeran diekspansikan sehingga tekanannya menjadi rendah Dtekanan

diekspansikan sehingga tekanannya menjadi rendah Dtekanan e@aporatorEe@aporatorE dan disertai dengan turunnya temperatur refrigeran. "i dalam e@aporator dan disertai dengan turunnya temperatur refrigeran. "i dalam e@aporator refrigeran mengalami proses penguapan dengan menyerap panas yang refrigeran mengalami proses penguapan dengan menyerap panas yang ad

ada a didisesekekelilililing ng e@e@apapororatatoror. . PrPrososes es ababsosorprpsi si uauap p rerefrfrigigereran an ololeheh absorbennya berlangsung di dalam absorber dengan $ara melepas kalor! absorbennya berlangsung di dalam absorber dengan $ara melepas kalor! dimana absorben yang datang dari generator sudah berupa larutan lemah dimana absorben yang datang dari generator sudah berupa larutan lemah D?eak solutionE sehingga bisa menyerap uap refrigeran yang datang dari D?eak solutionE sehingga bisa menyerap uap refrigeran yang datang dari e@aporator. "engan terjadinya penyerapan uap refrigeran oleh absorben! e@aporator. "engan terjadinya penyerapan uap refrigeran oleh absorben! ma

maka ka di di ababsosorbrber er teterbrbenentutuklklah ah lalarurutatan n kukuat at DsDstrtronong g sosolulutitiononE E yayangng selanjutnya akan dialirkan lagi menuju generator dengan menggunakan selanjutnya akan dialirkan lagi menuju generator dengan menggunakan pompa. "emikian proses ini berlagsung se$ara terus menerus.

pompa. "emikian proses ini berlagsung se$ara terus menerus.

?.1.2

?.1.2 TaTa(ung (ung -rte5-rte5

Tabung @orteI ditemukan oleh 0.,. 1angGue pada tahun %;*% yang Tabung @orteI ditemukan oleh 0.,. 1angGue pada tahun %;*% yang kemu

kemudian dian dikedikembangmbangkan kan lebih lebih lanjulanjut t oleh oleh Prof. Prof. 2ils$2ils$h. h. TTaabung bung @orteI@orteI ada

adalah lah sasalah lah satsatu u alaalat t yanyang g dapdapat at dipdipakaakai i untuntuk uk pependindingingin. n. SekSekalialigusgus pemanas. Sumber energinya adalah udara yang terkompresiFbertekanan. pemanas. Sumber energinya adalah udara yang terkompresiFbertekanan. Tabung @orteI merubah udara bertekanan menjadi ( aliran udara yaitu Tabung @orteI merubah udara bertekanan menjadi ( aliran udara yaitu aliran udara panas dan aliran udara dingin. Aliran udara panas dan dingin aliran udara panas dan aliran udara dingin. Aliran udara panas dan dingin yang dikeluarjkan tabung @orteI dapat ber@ariasi. Sebagai $ontoh udara yang dikeluarjkan tabung @orteI dapat ber@ariasi. Sebagai $ontoh udara mas

masukkukkan an padpada a % % pspsi i dan (9 dan (9 V5 V5 dapdapat at diadiatur tur untuntuk uk menmendindinginginkakann sebagian udara menjadi -*7 V5 dan memanaskan sisanya hingga menjadi sebagian udara menjadi -*7 V5 dan memanaskan sisanya hingga menjadi ** V5. % atm H %7!9 psi H

'am(ar 16. Ta(ung -rte5 'am(ar 16. Ta(ung -rte5

Nole le dadapapat t beberjrjenenis is kokon@n@erergegen! n! didi@e@ergrgen en atatau au kokon@n@erergegen- n-di@ergen! tergantung dari kebutuhan. Suatu nole yang efisien adalah di@ergen! tergantung dari kebutuhan. Suatu nole yang efisien adalah yang mempuny

yang mempunyai ai ke$eke$epatan yang patan yang tinggtinggi i dan dan sekeseke$il $il mungmungkin kin rugi-rugi-rugirugi masukan. 5hamber adalah bagian dari nole dan memberi masukkan masukan. 5hamber adalah bagian dari nole dan memberi masukkan udar

udara a se$ase$ara ra tangetangensiansial l terhaterhadap dap sisi udara sisi udara panapanas. s. "iafra"iafragma gma adaladalahah

Dalam dokumen Makalah Perubahan Fase Zat dan Persamaan Clausius Clapeyron (Halaman 44-56)