MODUL 05
MODUL 05
EFEK TERMOELEKTRIK
EFEK TERMOELEKTRIK
Imam Wijaya, Aziz Ainunnajib, Zam zam Multazam, Rachmat M, Parlin OWT Imam Wijaya, Aziz Ainunnajib, Zam zam Multazam, Rachmat M, Parlin OWT
10210022, 10210048, 10210012, 10210101, 10210006 10210022, 10210048, 10210012, 10210101, 10210006 Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia
E-mail :
E-mail : robiah.wijaya239@gmail.comrobiah.wijaya239@gmail.com Asisten : Pribadhi Mumpuni(10208069) Asisten : Pribadhi Mumpuni(10208069)
Tanggal Praktikum : 6-11-2012 Tanggal Praktikum : 6-11-2012
Abstrak Abstrak
Termoelektrik adalah suatu alat yang dapat mengubah energy termal dari gradient temperature Termoelektrik adalah suatu alat yang dapat mengubah energy termal dari gradient temperature tertentu menjadi energy listrik dan sebaliknya dari energy listrik menjadi gradient temperature
tertentu menjadi energy listrik dan sebaliknya dari energy listrik menjadi gradient temperature. Untuk . Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan dalam rangkaian yang dihubungkan menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan dalam rangkaian yang dihubungkan dengan sumber panas dan dingin. Termoelektrik dipengaruhi oleh tiga efek yaitu Efek Seebeck, Efek dengan sumber panas dan dingin. Termoelektrik dipengaruhi oleh tiga efek yaitu Efek Seebeck, Efek Peltier, dan Efek Thompson. Pada praktikum kali ini kita ingin mengetahui koefisien seebeck serta Peltier, dan Efek Thompson. Pada praktikum kali ini kita ingin mengetahui koefisien seebeck serta mencari tegangan ambang pada pemutaran kincir,
mencari tegangan ambang pada pemutaran kincir, serta melihat efek peltier, metode praktikum kali serta melihat efek peltier, metode praktikum kali ini ini praktikan
praktikan melakukan melakukan pengamatan pengamatan dan dan pengambilan pengambilan data data dengan dengan menggunakan menggunakan peragkat peragkat computer.computer. Dari data yang kita ambil menggunakan computer kita akan mendapatkan koefisien seebek dan Dari data yang kita ambil menggunakan computer kita akan mendapatkan koefisien seebek dan besarnya tegangan ambang.
besarnya tegangan ambang.
Kata kunci: Efek peltier, efek seebeck, efek
Kata kunci: Efek peltier, efek seebeck, efek Thomson, Koefisien seebeck, TermoelekThomson, Koefisien seebeck, Termoelektriktrik I.
I. PendahuluanPendahuluan
Tujuan pada praktikum kali ini adalah untuk Tujuan pada praktikum kali ini adalah untuk menentukan koefisien seebeck dan tegangan menentukan koefisien seebeck dan tegangan ambang pada proses pemutaran kincir.Teori ambang pada proses pemutaran kincir.Teori yang berkaitan dengan percobaan kali ini yaitu : yang berkaitan dengan percobaan kali ini yaitu : Efek seebeck, efek peltier, dan efek Thomson. Efek seebeck, efek peltier, dan efek Thomson. Termoelektrik adalah suatu alat yang dapat Termoelektrik adalah suatu alat yang dapat mengubah energy termal dari gradient mengubah energy termal dari gradient temperature tertentu menjadi energy listrik dan temperature tertentu menjadi energy listrik dan sebaliknya dari energy listrik menjadi gradient sebaliknya dari energy listrik menjadi gradient temperature. Untuk menghasilkan listrik, temperature. Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan dalam material termoelektrik cukup diletakkan dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin. Dari rangkaian itu akan dihasilkan dan dingin. Dari rangkaian itu akan dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang dipakai. Thermoelektrik dipengaruhi oleh dipakai. Thermoelektrik dipengaruhi oleh beberapa efek yaitu :
beberapa efek yaitu : 1.
1. Efek seebeck Efek seebeck
Jika dua buah logam yang berbeda Jika dua buah logam yang berbeda disambungkan pada salah satu ujungnya, disambungkan pada salah satu ujungnya,
kemudian
kemudian diberikan diberikan beda beda suhu suhu padapada sambungan itu, maka terjadi perbedaan sambungan itu, maka terjadi perbedaan tegangan pada ujung yang satu dengan ujung tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain. Tegangan yang dihasilkan ini yang lain. Tegangan yang dihasilkan ini sebanding dengan pembedaan temperatur sebanding dengan pembedaan temperatur diantara dua
diantara dua junction junction. . Semakin Semakin besarbesar perbedaan temperatur, semakin besar perbedaan temperatur, semakin besar tegangan di antara
tegangan di antara junction junction. Dari fenomena ini,. Dari fenomena ini, kita dapat menentukan koefisien Seeback, kita dapat menentukan koefisien Seeback, yaitu:
yaitu: S =
S = …………(1)…………(1)
Gambar 1.
2.
2. Efek PeltierEfek Peltier
Penemuan Seebeck memberikan inspirasi Penemuan Seebeck memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier untuk melihat pada Jean Charles Peltier untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik.
berbalik begitu arah arus dibalik.
Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier.
kemudian dikenal dengan efek Peltier.
Gambar 3.
Gambar 3.Skema ilustrasi terjadinyaSkema ilustrasi terjadinya peltier effect pada material peltier effect pada material
semikonduktor semikonduktor[1][1] 3.
3. Efek ThompsonEfek Thompson
Efek Thomson menyatakan bahwa terdapat Efek Thomson menyatakan bahwa terdapat penyerapan atau pelepasan panas bolak-balik penyerapan atau pelepasan panas bolak-balik dalam penghantar homogen yang terkena dalam penghantar homogen yang terkena perbedaan panas dan perbedaan listrik secara perbedaan panas dan perbedaan listrik secara simultan. Didapat bahwa gradien potensial hasil simultan. Didapat bahwa gradien potensial hasil dari perbedaan temperatur adalah positif dari perbedaan temperatur adalah positif searah dengan gradien temperatur. Pada searah dengan gradien temperatur. Pada praktikum ini digunakan material praktikum ini digunakan material semikonduktor yang saling terhubung. Dalam semikonduktor yang saling terhubung. Dalam semikonduktor tipe‐n, elektron bertidak sebagai semikonduktor tipe‐n, elektron bertidak sebagai pembawa muatan mayoritas. Sebaliknya, pada pembawa muatan mayoritas. Sebaliknya, pada semikonduktor tipe‐p, jumlah elektron sangat semikonduktor tipe‐p, jumlah elektron sangat sedikit. Ketika electron berpindah ke tingkat sedikit. Ketika electron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi, tempat yang energi yang lebih tinggi, tempat yang ditinggalkan electron kemudian disebut sebagai ditinggalkan electron kemudian disebut sebagai hole
hole.. HoleHole bertindak sebagai pembawa muatanbertindak sebagai pembawa muatan
positif. Karena satu elektron bergerak, dia positif. Karena satu elektron bergerak, dia meninggalkan sebuah
meninggalkan sebuah holeholeyang kemudian akanyang kemudian akan diisi oleh elektron lain. Satu elektron berpindah diisi oleh elektron lain. Satu elektron berpindah untuk mengisi
untuk mengisi holehole tadi dan meninggalkantadi dan meninggalkan holehole baru. Hal ini mengakibatkan
baru. Hal ini mengakibatkan holehole tampaktampak bergerak ke arah yang berlawanan dengan arah bergerak ke arah yang berlawanan dengan arah elektron. Dalam semikonduktor tipe‐p, elektron. Dalam semikonduktor tipe‐p, pembawa muatan mayoritas adalah
pembawa muatan mayoritas adalahholehole..
Gambar 4.
Gambar 4.Penampang thermoelectricPenampang thermoelectric[2][2] II.
II. Metode PercobaanMetode Percobaan
Pada percobaan modul ini akan diamati Pada percobaan modul ini akan diamati efek seebeck dan efek peltier. Untuk efek seebeck dan efek peltier. Untuk pengamatan terhadap seebeck,kita akan pengamatan terhadap seebeck,kita akan mencoba menghitung perbedaan potensial mencoba menghitung perbedaan potensial (tegangan) terhadap perbedaan temperatur (tegangan) terhadap perbedaan temperatur dari air panas dengan air dingin. Langkah dari air panas dengan air dingin. Langkah percobaan yang dilakukan yaitu memasukkan percobaan yang dilakukan yaitu memasukkan air panas dan air dingin (es) ke dalam air panas dan air dingin (es) ke dalam masing-masing gelas yang berbeda kemudian masing gelas yang berbeda kemudian dimasukkan
dimasukkan Reversible Reversible ThermoelectricThermoelectric Demonstrator
Demonstrator ke dalam kedua gelas tadi.ke dalam kedua gelas tadi. Pastikan tiap kaki dari
Pastikan tiap kaki dariReversible ThermoelectricReversible Thermoelectric Demonstrator
Demonstrator terbenam ke dalam air panas danterbenam ke dalam air panas dan dingin sehingga akan ada perbedaan suhu dingin sehingga akan ada perbedaan suhu antara kaki yang satu dengan yang lainnya. antara kaki yang satu dengan yang lainnya. Setelah itu dicatat perubahan tegangan Setelah itu dicatat perubahan tegangan terhadap perubahan perbedaan temperatur terhadap perubahan perbedaan temperatur dari air dingin dengan air panas, dan kaki dingin dari air dingin dengan air panas, dan kaki dingin dengan kaki panas
dengan kaki panas Reversible ThermoelectricReversible Thermoelectric Demonstrator
Demonstrator dengan interval pengambilandengan interval pengambilan data 5 sekon selama 3 menit
data 5 sekon selama 3 menit..Kemudian langkahKemudian langkah berikutnya adalah mengamati efek seebeck berikutnya adalah mengamati efek seebeck terhadap putaran kincir. Dimasukkan kembali terhadap putaran kincir. Dimasukkan kembali air dingin dan panas ke dalam gelas seperti air dingin dan panas ke dalam gelas seperti langkah sebelumnya. Kemudian pasang kincir langkah sebelumnya. Kemudian pasang kincir
pada
pada Reversible Thermoelectric Demonstrator Reversible Thermoelectric Demonstrator kemudian amati arah gerak rotasinya.
kemudian amati arah gerak rotasinya.
Pada pengamatan efek peltier proses Pada pengamatan efek peltier proses langkah pengamatan kita balik. Kedua gelas diisi langkah pengamatan kita balik. Kedua gelas diisi dengan air dengan suhu kamar kemudian dengan air dengan suhu kamar kemudian dipasangkan
dipasangkan Reversible Reversible ThermoelectricThermoelectric Demonstrator.
Demonstrator. Setelah itu padaSetelah itu pada ReversibleReversible Thermoelectric Demonstrator
Thermoelectric Demonstrator diberikandiberikan tegangan 6 Vdc dengan arus kurang dari 2 tegangan 6 Vdc dengan arus kurang dari 2 Ampere selama 30-45 menit. Setelah itu Ampere selama 30-45 menit. Setelah itu lepaskan sumber tegangan dan catat perubahan lepaskan sumber tegangan dan catat perubahan tegangan terhadap perubahan temperatur air tegangan terhadap perubahan temperatur air panas dengan air dingin dan kaki panas dengan panas dengan air dingin dan kaki panas dengan kaki dingin
kaki dingin Reversible Reversible ThermoelectricThermoelectric Demonstrator
Demonstrator dengan interval pengambilan datadengan interval pengambilan data 5 sekon selama 3 menit
5 sekon selama 3 menit.. III.
III. Data dan PengolahanData dan Pengolahan
Gambar 5. Hasli percobaan effect seebeck Gambar 5. Hasli percobaan effect seebeck diukur pada air. Persamaan regresi grafik diukur pada air. Persamaan regresi grafik tersebut adalah y =
tersebut adalah y = 0.02027x0.02027x – –0.4371 dengan0.4371 dengan R
R22=0.9524=0.9524
Gambar 6. Hasli percobaan effect seebeck Gambar 6. Hasli percobaan effect seebeck diukur pada kaki . Persamaan regresi grafik diukur pada kaki . Persamaan regresi grafik tersebut adalah y = 0.005053x + 0.5546 dengan tersebut adalah y = 0.005053x + 0.5546 dengan
R
R22=0.9672=0.9672
Gambar 7. Hasli percobaan effect peltier diukur Gambar 7. Hasli percobaan effect peltier diukur
pada air . Persamaan regresi grafik tersebut pada air . Persamaan regresi grafik tersebut
adalah y = 0.2224x - 195 dengan R
adalah y = 0.2224x - 195 dengan R22=0.8179=0.8179
Gambar 8. Hasli percobaan effect peltier diukur Gambar 8. Hasli percobaan effect peltier diukur
pada kaki . Persamaan regresi grafik
pada kaki . Persamaan regresi grafik tersebuttersebut adalah y = 0.03827x
adalah y = 0.03827x – –0.08229 dengan0.08229 dengan R
R22=0.9202=0.9202 Tabel 1. Hasil koefisien seebeck Tabel 1. Hasil koefisien seebeck
Percobaan
Percobaan Koefisien Koefisien seebeckseebeck 1 1 a a 0.020270.02027 1b 0.005053 1b 0.005053 2a 0.2224 2a 0.2224 2b 0.03827 2b 0.03827 Tabel 2. Hasil V
Tabel 2. Hasil V ambang pada perputaran kincirambang pada perputaran kincir Percobaan
Percobaan ΔtΔt S S VambangVambang
1 1 a a 63.67 63.67 0.02027 0.02027 -1.29-1.29 1b 1b 0.005053 0.005053 -0.322-0.322 2a 2a 32.28 32.28 0.02027 0.02027 -0.654-0.654 2b 2b 0.005053 0.005053 -0.16311-0.16311
IV.
IV. PembahasanPembahasan
Pada percobaan 1a, 1b, 2a, 2b diperoleh Pada percobaan 1a, 1b, 2a, 2b diperoleh koefisien seebeck yang nilainya seperti pada koefisien seebeck yang nilainya seperti pada tabel 1. Hubungan antara tegangan dan tabel 1. Hubungan antara tegangan dan perbedaan temperatur adalah linear, sehingga perbedaan temperatur adalah linear, sehingga koefisien seebeck adalah nilai dari kemiringan koefisien seebeck adalah nilai dari kemiringan garisnya. Koefisien seebeck hasil percobaan garisnya. Koefisien seebeck hasil percobaan bernilai positif. Jika ujung dari junction dengan bernilai positif. Jika ujung dari junction dengan temperatur yang lebih tinggi memiliki beda temperatur yang lebih tinggi memiliki beda potensial yanag lebih rendah, maka nilai potensial yanag lebih rendah, maka nilai koefisien seebeck positif, dan sebaliknya. Pada koefisien seebeck positif, dan sebaliknya. Pada saat nilai koefisien seebeck ini positif, medan saat nilai koefisien seebeck ini positif, medan listrik akan berarah ke arah yang sama dengan listrik akan berarah ke arah yang sama dengan gradien temperatur. Muatan sendiri arah gradien temperatur. Muatan sendiri arah geraknya bergantung pada arah medan listrik. geraknya bergantung pada arah medan listrik. Elektron bergerak ke arah yang berlawanan Elektron bergerak ke arah yang berlawanan dengan arah medan listrik sedangkan hole dengan arah medan listrik sedangkan hole bergerak ke arah yang searah dengan medan bergerak ke arah yang searah dengan medan listrik. Jadi, untuk bahan jenis p murni yang listrik. Jadi, untuk bahan jenis p murni yang hanya memiliki muatan positif bebas (hole) , hanya memiliki muatan positif bebas (hole) , maka nilai S>0, karena medan listrik dan gradien maka nilai S>0, karena medan listrik dan gradien temperatur mengarah ke arah yang sama. temperatur mengarah ke arah yang sama. Sebaliknya untuk bahan tipe n, medan listrik Sebaliknya untuk bahan tipe n, medan listrik dan gradien temperatur mengarah ke arah yang dan gradien temperatur mengarah ke arah yang berlawanan sehingga nilai S<0.
berlawanan sehingga nilai S<0.
Nilai dari tiap koefisien seebeck dari Nilai dari tiap koefisien seebeck dari percobaan berbeda semua. Data yang diperoleh percobaan berbeda semua. Data yang diperoleh juga
juga fluktuatif fluktuatif dan dan tidak tidak terlalu terlalu bagus. bagus. Hal Hal iniini dikarenakan sistem pengukuran tidak terisolasi. dikarenakan sistem pengukuran tidak terisolasi. Alat ukur termoelektrik sangat sensitif terhadap Alat ukur termoelektrik sangat sensitif terhadap perubahan kondisi lingkungan, misalnya jika perubahan kondisi lingkungan, misalnya jika saat pengukuran kelembaban udara berubah saat pengukuran kelembaban udara berubah maka akan mempengaruhi pembacaan suhu maka akan mempengaruhi pembacaan suhu termoelektrik, akibatnya suhu yang dibaca termoelektrik, akibatnya suhu yang dibaca termokopel bukan murni suhu dari sistem yang termokopel bukan murni suhu dari sistem yang kita ukur tapi juga suhu dari perubahan kita ukur tapi juga suhu dari perubahan lingkungan, sehingga nilai nya tidak akurat. lingkungan, sehingga nilai nya tidak akurat. Kemudian untuk menghasilkan data yang lebih Kemudian untuk menghasilkan data yang lebih bagus dan galat lebih kecil baiknya perbedaan bagus dan galat lebih kecil baiknya perbedaan suhu antara air panas dan dingin cukup jauh suhu antara air panas dan dingin cukup jauh sehingga pengaruh kecil lingkungan tidak terlalu sehingga pengaruh kecil lingkungan tidak terlalu mengganggu sistem.
mengganggu sistem.
Metode yang paling baik menurut saya Metode yang paling baik menurut saya dalam pengukuran koefisien seebeck adalah dalam pengukuran koefisien seebeck adalah percobaan 1.b. yaitu pengukuran suhu pada percobaan 1.b. yaitu pengukuran suhu pada kaki sel termoelektriknya. Hal ini karena jika kita kaki sel termoelektriknya. Hal ini karena jika kita melakukan pengukuran suhunya pada air, maka melakukan pengukuran suhunya pada air, maka suhu air bukan suhu yang diinput ke dalam sel suhu air bukan suhu yang diinput ke dalam sel
termoelektrik. Hal ini karena saat kaki sel termoelektrik. Hal ini karena saat kaki sel termoelektrik dimasukkan ke dalam air, suhu termoelektrik dimasukkan ke dalam air, suhu dari kaki sel belum tentu sama dengan suhu air dari kaki sel belum tentu sama dengan suhu air karena logam dari termoelektrik membutuhkan karena logam dari termoelektrik membutuhkan waktu agar terjadi kesetimbangan termal antara waktu agar terjadi kesetimbangan termal antara air dan kaki sel, dan sesuai prinsip seebeck air dan kaki sel, dan sesuai prinsip seebeck bahwa beda suhunya itu terletak pada batang bahwa beda suhunya itu terletak pada batang logam, bukan pada lingkungan batang.
logam, bukan pada lingkungan batang.
Dalam semkonduktor ada dua buah tipe Dalam semkonduktor ada dua buah tipe yaitu tipe n dan tipe p. Proses pergerakan yaitu tipe n dan tipe p. Proses pergerakan elektron atau hole dalam semikonduktor yaitu elektron atau hole dalam semikonduktor yaitu sebagai berikut, semikonduktor tipe n memiliki sebagai berikut, semikonduktor tipe n memiliki muatan mayoritas elektron dan tipe p hole. S muatan mayoritas elektron dan tipe p hole. S aataat elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi maka dia akan meninggalkan hole, tinggi maka dia akan meninggalkan hole, kemudian hole tersebut akan diisi oleh elektron kemudian hole tersebut akan diisi oleh elektron lain disekitarnya. Elektron yang mengisi hole lain disekitarnya. Elektron yang mengisi hole tadi akan meninggalkan hole baru dan demikian tadi akan meninggalkan hole baru dan demikian seterusnya.
seterusnya.
Dalam bahan thermoelektrik terdapat Dalam bahan thermoelektrik terdapat dua buah carier yaitu carrier elektron dan hole dua buah carier yaitu carrier elektron dan hole dimana keduanya menyimpan muatan dan dimana keduanya menyimpan muatan dan panas. Kita misalkan elektron dan hole dalam panas. Kita misalkan elektron dan hole dalam semikonduktor berperilaku seperti partikel gas semikonduktor berperilaku seperti partikel gas bermuatan. Jika gas normal (tidak bermuatan) bermuatan. Jika gas normal (tidak bermuatan) ditempatkan pada kotak dengan gradient ditempatkan pada kotak dengan gradient temperatur, dimana satu sisi panas dan sisi temperatur, dimana satu sisi panas dan sisi lainnya dingin, maka molekul gas pada sisi lainnya dingin, maka molekul gas pada sisi panas akan bergerak atau bergetar lebih cepat panas akan bergerak atau bergetar lebih cepat daripada sisi dingin . Begitu juga perilaku daripada sisi dingin . Begitu juga perilaku elektron dan hole dalam semikonduktor, jika di elektron dan hole dalam semikonduktor, jika di kenai suhu yang lebih tinggi maka pergerakan kenai suhu yang lebih tinggi maka pergerakan carrier elektrn atau hole lebih cepat. Carrier carrier elektrn atau hole lebih cepat. Carrier pada bagian yang lebih panas akan berdifusi pada bagian yang lebih panas akan berdifusi lebih banyak daripada pada bagian yang dingin lebih banyak daripada pada bagian yang dingin sehingga akan timbul perbedaan densitas pada sehingga akan timbul perbedaan densitas pada ujung bagian dingin. Gradien densitas akan ujung bagian dingin. Gradien densitas akan mendorong carrier untuk berdifusi balik ke mendorong carrier untuk berdifusi balik ke bagian panas. Dengan demikian pada keadaan bagian panas. Dengan demikian pada keadaan steady state gradien dari densitas akan steady state gradien dari densitas akan mengimbangi
mengimbangi efek efek yang yang ditimbulkan ditimbulkan daridari gradien temperatur sehingga secara total tidak gradien temperatur sehingga secara total tidak ada aliran carrier. Jika carrier diberi muatan, ada aliran carrier. Jika carrier diberi muatan, maka densitas yang terjadi akan menimbulkan maka densitas yang terjadi akan menimbulkan gaya elektrostatic sehingga menimbulkan gaya elektrostatic sehingga menimbulkan potensial listrik.
potensial listrik.
Jika muatan bebas bahan adalah Jika muatan bebas bahan adalah positif(material tipe p) maka pada pada ujung positif(material tipe p) maka pada pada ujung
dingin akan berkumpul muatan positif, dingin akan berkumpul muatan positif, sedangkan jika bahan dengan muatan bebas sedangkan jika bahan dengan muatan bebas negatif (material tipe n) maka pada ujung dingin negatif (material tipe n) maka pada ujung dingin akan berkumpul muatan negatif . Potensial akan berkumpul muatan negatif . Potensial listrik atau tegangan yang dihasilkan karena listrik atau tegangan yang dihasilkan karena perbedaan temperatur ini dinamakan efek perbedaan temperatur ini dinamakan efek seebeck.
seebeck.
Kemudian jika kita memberikan beda Kemudian jika kita memberikan beda potensial pada sel termoelektrik maka elektron potensial pada sel termoelektrik maka elektron pada bahan n akan bergerak berlawanan pada bahan n akan bergerak berlawanan dengan arah arus sedangkan hole pada bahan p dengan arah arus sedangkan hole pada bahan p bergerak searah dengan arah arus. Potensial bergerak searah dengan arah arus. Potensial listrik eksternal yang diberikan ini memberikan listrik eksternal yang diberikan ini memberikan panas pada muatan carrier, sehingga panas panas pada muatan carrier, sehingga panas dapat dialirkan melalui aliran carrier dari satu dapat dialirkan melalui aliran carrier dari satu sisi junction ke sisi lainnya. Hal ini menyebabkan sisi junction ke sisi lainnya. Hal ini menyebabkan satu sisi junction akan panas dan sisi lainnya satu sisi junction akan panas dan sisi lainnya akan dingin.
akan dingin.
Arah perputaran kincir searah dengan Arah perputaran kincir searah dengan perputaran jarum jam. Perputaran dari kincir perputaran jarum jam. Perputaran dari kincir dinamo merepresentasikan kutub apa yang di dinamo merepresentasikan kutub apa yang di pasangkan pada kaki-kakinya. Karena pasangkan pada kaki-kakinya. Karena perputarannya searah jarum jam maka dapat perputarannya searah jarum jam maka dapat kita simpulkan bahwa probe merah pada sel kita simpulkan bahwa probe merah pada sel termoelektrik adalah kutub positif, dan probe termoelektrik adalah kutub positif, dan probe hitam adalah kutub negatif. Jika kita tukar kaki hitam adalah kutub negatif. Jika kita tukar kaki yang menerima panas dan dingin, maka kutub yang menerima panas dan dingin, maka kutub (positif-negatif) pada probe juga akan berubah. (positif-negatif) pada probe juga akan berubah. Salah satu aplikasi system thermoelektrik Salah satu aplikasi system thermoelektrik adalah system hybrid pada kendaraan adalah system hybrid pada kendaraan bermotor. System kendaraan bermotor pada bermotor. System kendaraan bermotor pada system hybrit adalah gabungan system system hybrit adalah gabungan system kendaraan bermotor dengan motor listrik. kendaraan bermotor dengan motor listrik. Energi listrik untuk menggerakkan motor, listrik Energi listrik untuk menggerakkan motor, listrik diperoleh dari altenator dan juga dynamic diperoleh dari altenator dan juga dynamic brake, dimana energy gerak diubaha menjadi brake, dimana energy gerak diubaha menjadi energy listrik.Keuntungan dari kendaraan hybrid energy listrik.Keuntungan dari kendaraan hybrid yaitu dapat mengurangi konsumsi bahan bakar yaitu dapat mengurangi konsumsi bahan bakar melalui tiga mekanisme yaitu: 1 pengurangan melalui tiga mekanisme yaitu: 1 pengurangan energy terbuang selama kondisi ideal atau energy terbuang selama kondisi ideal atau keluaran rendah. 2 pengurangan ukuran dan keluaran rendah. 2 pengurangan ukuran dan tenaga mesin motor bakar, dalam halini tenaga mesin motor bakar, dalam halini kekurangan tenaga akan dipengaruhi oleh kekurangan tenaga akan dipengaruhi oleh motor listrik. 3 menyerap energy yang motor listrik. 3 menyerap energy yang terbuang. Sementara energy panas yang terbuang. Sementara energy panas yang dibuang pada kendaraan bermotor yang akan dibuang pada kendaraan bermotor yang akan dijadikan energilistrik. Konsep yang digunakan dijadikan energilistrik. Konsep yang digunakan adalah konsep seebeck. Apabila terdapat dua adalah konsep seebeck. Apabila terdapat dua
sumber temperature yang berbeda pada dua sumber temperature yang berbeda pada dua materialsemi konduktor maka akan mengalir materialsemi konduktor maka akan mengalir arus listrik pada material tersebut. Dengan arus listrik pada material tersebut. Dengan menerapkan teknologi thermoelektrik ini menerapkan teknologi thermoelektrik ini apabila diterapkan pada kendaraan bermotor apabila diterapkan pada kendaraan bermotor dimana gasbuang pada mesin motor bakar dimana gasbuang pada mesin motor bakar berkisar antara 200-300 derajat C maka dengan berkisar antara 200-300 derajat C maka dengan adanya beda temperature ini akan diperoleh adanya beda temperature ini akan diperoleh gaya geraklistrik yang kemudian dapat gaya geraklistrik yang kemudian dapat digunakan untuk menggerakkan motor listrik digunakan untuk menggerakkan motor listrik ataupun disimpan didalam baterai. ataupun disimpan didalam baterai.
V. V. PustakaPustaka [1 [1]] http://www.mpoweruk.com/semicon http://www.mpoweruk.com/semicon ductors.htm ductors.htm [2 [2]] http://majalahenergi.com/energi http://majalahenergi.com/energi baru-dan-terbarukan/bentuk-energi- baru/termoelektrik-pemanfaatan-energi-panas-menjadi-energi-listrik energi-panas-menjadi-energi-listrik
LAMPIRAN LAMPIRAN
Tabel 1. Data hasil percobaan efek seebeck pengukuran pada air Tabel 1. Data hasil percobaan efek seebeck pengukuran pada air
t(s)
t(s) T T dingin dingin T T panaspanas ΔTairΔTair Δv(Volt)Δv(Volt) 0 0 0.150741 0.150741 57.46364 57.46364 57.3129 57.3129 0.7160.716 5 5 0.150741 0.150741 57.49777 57.49777 57.34703 57.34703 0.7160.716 10 10 0.277691 0.277691 57.32736 57.32736 57.04967 57.04967 0.7170.717 15 15 0.182516 0.182516 57.29336 57.29336 57.11084 57.11084 0.7170.717 20 20 0.182516 0.182516 57.1573 57.1573 56.97479 56.97479 0.7160.716 25 25 0.309366 0.309366 57.05573 57.05573 56.74636 56.74636 0.7160.716 30 30 0.182516 0.182516 57.02192 57.02192 56.83941 56.83941 0.7150.715 35 35 0.309366 0.309366 57.05573 57.05573 56.74636 56.74636 0.7150.715 40 40 0.24599 0.24599 56.92065 56.92065 56.67466 56.67466 0.7150.715 45 45 0.182516 0.182516 56.85298 56.85298 56.67046 56.67046 0.7140.714 50 50 0.24599 0.24599 56.92065 56.92065 56.67466 56.67466 0.7140.714 55 55 0.24599 0.24599 56.92065 56.92065 56.67466 56.67466 0.7130.713 60 60 0.341277 0.341277 56.75207 56.75207 56.41079 56.41079 0.7120.712 65 65 0.309366 0.309366 56.61786 56.61786 56.3085 56.3085 0.7080.708 70 70 0.24599 0.24599 56.51719 56.51719 56.2712 56.2712 0.7070.707 75 75 0.214265 0.214265 56.45037 56.45037 56.23611 56.23611 0.7050.705 80 80 0.309366 0.309366 56.45037 56.45037 56.141 56.141 0.7040.704 85 85 0.309366 0.309366 56.45037 56.45037 56.141 56.141 0.7020.702 90 90 0.277691 0.277691 56.38365 56.38365 56.10596 56.10596 0.7050.705 95 95 0.182516 0.182516 56.31702 56.31702 56.13451 56.13451 0.70.7 100 100 0.277691 0.277691 56.28375 56.28375 56.00606 56.00606 0.70.7 105 105 0.372903 0.372903 56.21726 56.21726 55.84436 55.84436 0.6980.698 110 110 0.214265 0.214265 56.0843 56.0843 55.87004 55.87004 0.6950.695 115 115 0.341277 0.341277 56.0843 56.0843 55.74302 55.74302 0.6910.691 120 120 0.24599 0.24599 55.95198 55.95198 55.70599 55.70599 0.6920.692 125 125 0.341277 0.341277 55.91896 55.91896 55.57769 55.57769 0.6870.687 130 130 0.309366 0.309366 55.78683 55.78683 55.47747 55.47747 0.6870.687 135 135 0.277691 0.277691 55.78683 55.78683 55.50914 55.50914 0.6860.686 140 140 0.309366 0.309366 55.65534 55.65534 55.34597 55.34597 0.6860.686 145 145 0.341277 0.341277 55.62252 55.62252 55.28125 55.28125 0.6840.684 150 150 0.24599 0.24599 55.52394 55.52394 55.27795 55.27795 0.6830.683 155 155 0.341277 0.341277 55.52394 55.52394 55.18266 55.18266 0.680.68 160 160 0.24599 0.24599 55.42583 55.42583 55.17984 55.17984 0.6780.678 165 165 0.372903 0.372903 55.36053 55.36053 54.98763 54.98763 0.6760.676 170 170 0.24599 0.24599 55.26275 55.26275 55.01676 55.01676 0.6750.675 175 175 0.24599 0.24599 55.19741 55.19741 54.95142 54.95142 0.6730.673
180
180 0.341277 0.341277 55.19741 55.19741 54.85613 54.85613 0.6730.673
Tabel 2. Data hasil percobaan efek seebeck pengukuran pada kaki kaki Tabel 2. Data hasil percobaan efek seebeck pengukuran pada kaki kaki
t(s) t(s) T kaki T kaki dingin dingin T kaki T kaki panas
panas ΔTkakiΔTkaki Δv(Volt)Δv(Volt) 0 0 13.91964 13.91964 42.36586 42.36586 0.7160.716 5 5 13.64644 13.64644 42.81028 42.81028 0.7160.716 10 10 13.39729 13.39729 43.04643 43.04643 0.7170.717 15 15 14.31563 14.31563 43.31016 43.31016 0.7170.717 20 20 14.29076 14.29076 43.31016 43.31016 0.7160.716 25 25 14.66056 14.66056 43.41576 43.41576 0.7160.716 30 30 15.05339 15.05339 43.46861 43.46861 0.7150.715 35 35 15.32247 15.32247 43.52151 43.52151 0.7150.715 40 40 15.37127 15.37127 43.70717 43.70717 0.7150.715 45 45 15.54211 15.54211 43.89333 43.89333 0.7140.714 50 50 15.73678 15.73678 43.97318 43.97318 0.7140.714 55 55 15.83418 15.83418 44.02646 44.02646 0.7130.713 60 60 15.68815 15.68815 44.07978 44.07978 0.7120.712 65 65 15.34687 15.34687 44.05311 44.05311 0.7080.708 70 70 14.80811 14.80811 44.02646 44.02646 0.7070.707 75 75 14.48816 14.48816 44.05311 44.05311 29.56495 29.56495 0.7050.705 80 80 14.38961 14.38961 43.97318 43.97318 29.58356 29.58356 0.7040.704 85 85 14.3403 14.3403 43.81337 43.81337 29.47307 29.47307 0.7020.702 90 90 14.38961 14.38961 43.65414 43.65414 29.26452 29.26452 0.7050.705 95 95 14.68514 14.68514 43.52151 43.52151 28.83637 28.83637 0.70.7 100 100 14.83265 14.83265 43.46861 43.46861 28.63596 28.63596 0.70.7 105 105 15.00423 15.00423 43.23085 43.23085 28.22663 28.22663 0.6980.698 110 110 15.1757 15.1757 43.07293 43.07293 27.89723 27.89723 0.6950.695 115 115 15.44444 15.44444 42.96762 42.96762 27.52318 27.52318 0.6910.691 120 120 15.54211 15.54211 42.81028 42.81028 27.26816 27.26816 0.6920.692 125 125 15.83418 15.83418 42.54857 42.54857 26.71439 26.71439 0.6870.687 130 130 15.80989 15.80989 42.26156 42.26156 26.45167 26.45167 0.6870.687 135 135 16.22227 16.22227 42.15762 42.15762 25.93535 25.93535 0.6860.686 140 140 16.31923 16.31923 42.00177 42.00177 25.68254 25.68254 0.6860.686 145 145 16.53682 16.53682 41.92407 41.92407 25.38725 25.38725 0.6840.684 150 150 16.63331 16.63331 41.89819 41.89819 25.26488 25.26488 0.6830.683 155 0.68 155 0.68 160 160 0 0 0.6780.678 165 165 0 0 0.6760.676 170 170 0 0 0.6750.675
175
175 0 0 0.6730.673
180
180 0 0 0.6730.673
Tabel 2. Data hasil percobaan efek peltier pengukuran pada air Tabel 2. Data hasil percobaan efek peltier pengukuran pada air
t
t T T dingin dingin T T panaspanas ΔTairΔTair Δv(mV)Δv(mV) 0 0 23.98745 23.98745 33.97207 33.97207 9.984624 9.984624 265.5265.5 5 5 23.94103 23.94103 33.90048 33.90048 9.959451 9.959451 264.1264.1 10 10 23.98745 23.98745 33.82873 33.82873 9.841282 9.841282 253.9253.9 15 15 23.96424 23.96424 33.63809 33.63809 9.673851 9.673851 239.2239.2 20 20 23.94103 23.94103 33.54267 33.54267 9.60164 9.60164 230.1230.1 25 25 23.98745 23.98745 33.51887 33.51887 9.531424 9.531424 218218 30 30 23.94103 23.94103 33.51887 33.51887 9.577843 9.577843 210.3210.3 35 35 24.01066 24.01066 33.51887 33.51887 9.508217 9.508217 202.3202.3 40 40 23.96424 23.96424 33.51887 33.51887 9.554633 9.554633 195195 45 45 23.94103 23.94103 33.51887 33.51887 9.577843 9.577843 188.1188.1 50 50 24.03386 24.03386 33.51887 33.51887 9.48501 9.48501 181.6181.6 55 55 23.98745 23.98745 33.54267 33.54267 9.555221 9.555221 176.8176.8 60 60 23.98745 23.98745 33.49508 33.49508 9.507631 9.507631 170.5170.5 65 65 24.03386 24.03386 33.54267 33.54267 9.508806 9.508806 166.5166.5 70 70 23.98745 23.98745 33.54267 33.54267 9.555221 9.555221 162.6162.6 75 75 24.01066 24.01066 33.49508 33.49508 9.484423 9.484423 158.6158.6 80 80 23.96424 23.96424 33.54267 33.54267 9.57843 9.57843 153.4153.4 85 85 23.98745 23.98745 33.49508 33.49508 9.507631 9.507631 150.1150.1 90 90 23.96424 23.96424 33.51887 33.51887 9.554633 9.554633 147.2147.2 95 95 23.96424 23.96424 33.49508 33.49508 9.53084 9.53084 144.1144.1 100 100 23.98745 23.98745 33.51887 33.51887 9.531424 9.531424 141141 105 105 23.98745 23.98745 33.51887 33.51887 9.531424 9.531424 139.1139.1 110 110 24.01066 24.01066 33.49508 33.49508 9.484423 9.484423 135.9135.9 115 115 24.08047 24.08047 33.54267 33.54267 9.462205 9.462205 133.4133.4 120 120 24.01066 24.01066 33.49508 33.49508 9.484423 9.484423 132132 125 125 24.08047 24.08047 33.47129 33.47129 9.390826 9.390826 130.2130.2 130 130 24.05726 24.05726 33.49508 33.49508 9.43782 9.43782 129.2129.2 135 135 24.08047 24.08047 33.49508 33.49508 9.414615 9.414615 127.5127.5 140 140 24.10367 24.10367 33.49508 33.49508 9.391411 9.391411 126.1126.1 145 145 24.12687 24.12687 33.47129 33.47129 9.344418 9.344418 124.8124.8 150 150 24.17328 24.17328 33.49508 33.49508 9.321803 9.321803 123.8123.8 155 155 24.21968 24.21968 33.49508 33.49508 9.275402 9.275402 122.8122.8 160 160 24.28947 24.28947 33.51887 33.51887 9.229409 9.229409 121.7121.7 165 165 24.26627 24.26627 33.54267 33.54267 9.276403 9.276403 120.5120.5 170 170 24.24288 24.24288 33.49508 33.49508 9.252202 9.252202 119.4119.4 175 175 24.21968 24.21968 33.47129 33.47129 9.251612 9.251612 118.5118.5
180
180 24.26627 24.26627 33.49508 33.49508 9.228813 9.228813 117.5117.5
Tabel 4. Data hasil percobaan efek peltier pengukuran pada kaki kaki Tabel 4. Data hasil percobaan efek peltier pengukuran pada kaki kaki
tt T kaki T kaki dingin dingin T kaki T kaki panas
panas ΔtkakiΔtkaki Δv(mV)Δv(mV) 0 0 25.95978 25.95978 34.49861 34.49861 8.538826 8.538826 265.5265.5 5 5 26.49319 26.49319 35.07557 35.07557 8.58238 8.58238 264.1264.1 10 27.1893 35.4132 10 27.1893 35.4132 8.223904 8.223904 253.9253.9 15 15 27.6537 27.6537 35.58247 35.58247 7.928778 7.928778 239.2239.2 20 20 27.86281 27.86281 35.67919 35.67919 7.816388 7.816388 230.1230.1 25 25 28.09523 28.09523 35.72758 35.72758 7.632358 7.632358 218218 30 30 28.18815 28.18815 35.70339 35.70339 7.515238 7.515238 210.3210.3 35 35 28.25804 28.25804 35.70339 35.70339 7.445343 7.445343 202.3202.3 40 40 28.351 28.351 35.65501 35.65501 7.304008 7.304008 195195 45 45 28.25804 28.25804 35.53414 35.53414 7.2761 7.2761 188.1188.1 50 50 28.28128 28.28128 35.50979 35.50979 7.228506 7.228506 181.6181.6 55 55 28.28128 28.28128 35.46149 35.46149 7.180205 7.180205 176.8176.8 60 60 28.25804 28.25804 35.29258 35.29258 7.034539 7.034539 170.5170.5 65 65 28.28128 28.28128 35.1478 35.1478 6.866517 6.866517 166.5166.5 70 70 28.25804 28.25804 35.02724 35.02724 6.769195 6.769195 162.6162.6 75 75 28.18815 28.18815 34.93103 34.93103 6.742884 6.742884 158.6158.6 80 80 28.23481 28.23481 34.93103 34.93103 6.696226 6.696226 153.4153.4 85 85 28.21157 28.21157 34.78666 34.78666 6.575092 6.575092 150.1150.1 90 90 28.25804 28.25804 34.61867 34.61867 6.360625 6.360625 147.2147.2 95 95 28.18815 28.18815 34.45069 34.45069 6.262542 6.262542 144.1144.1 100 100 28.25804 28.25804 34.35491 34.35491 6.096868 6.096868 141141 105 105 28.23481 28.23481 34.21117 34.21117 5.976365 5.976365 139.1139.1 110 110 28.16492 28.16492 34.09167 34.09167 5.926753 5.926753 135.9135.9 115 115 28.18815 28.18815 33.92434 33.92434 5.736193 5.736193 133.4133.4 120 120 28.09523 28.09523 33.80489 33.80489 5.709662 5.709662 132132 125 125 28.072 28.072 33.63809 33.63809 5.566094 5.566094 130.2130.2 130 130 28.11845 28.11845 33.56647 33.56647 5.448017 5.448017 129.2129.2 135 135 28.04877 28.04877 33.44751 33.44751 5.398735 5.398735 127.5127.5 140 140 28.00232 28.00232 33.32844 33.32844 5.32612 5.32612 126.1126.1 145 145 28.02555 28.02555 33.23341 33.23341 5.207866 5.207866 124.8124.8 150 27.9791 150 27.9791 33.16218 33.16218 5.18308 5.18308 123.8123.8 155 155 27.95568 27.95568 33.06706 33.06706 5.111371 5.111371 122.8122.8 160 160 27.95568 27.95568 32.9959 32.9959 5.040213 5.040213 121.7121.7 165 165 27.93246 27.93246 32.92477 32.92477 4.992309 4.992309 120.5120.5 170 170 27.93246 27.93246 32.85348 32.85348 4.921021 4.921021 119.4119.4 175 175 27.88602 27.88602 32.78242 32.78242 4.896398 4.896398 118.5118.5
180 180 27.83959 27.83959 32.71139 32.71139 4.871801 4.871801 117.5117.5 tt T kaki T kaki dingin dingin T kaki T kaki panas
0 0 25.95978 25.95978 34.49861 34.49861 8.538826 8.538826 265.5265.5 5 5 26.49319 26.49319 35.07557 35.07557 8.58238 8.58238 264.1264.1 10 27.1893 35.4132 10 27.1893 35.4132 8.223904 8.223904 253.9253.9 15 15 27.6537 27.6537 35.58247 35.58247 7.928778 7.928778 239.2239.2 20 20 27.86281 27.86281 35.67919 35.67919 7.816388 7.816388 230.1230.1 25 25 28.09523 28.09523 35.72758 35.72758 7.632358 7.632358 218218 30 30 28.18815 28.18815 35.70339 35.70339 7.515238 7.515238 210.3210.3 35 35 28.25804 28.25804 35.70339 35.70339 7.445343 7.445343 202.3202.3 40 40 28.351 28.351 35.65501 35.65501 7.304008 7.304008 195195 45 45 28.25804 28.25804 35.53414 35.53414 7.2761 7.2761 188.1188.1 50 50 28.28128 28.28128 35.50979 35.50979 7.228506 7.228506 181.6181.6 55 55 28.28128 28.28128 35.46149 35.46149 7.180205 7.180205 176.8176.8 60 60 28.25804 28.25804 35.29258 35.29258 7.034539 7.034539 170.5170.5 65 65 28.28128 28.28128 35.1478 35.1478 6.866517 6.866517 166.5166.5 70 70 28.25804 28.25804 35.02724 35.02724 6.769195 6.769195 162.6162.6 75 75 28.18815 28.18815 34.93103 34.93103 6.742884 6.742884 158.6158.6 80 80 28.23481 28.23481 34.93103 34.93103 6.696226 6.696226 153.4153.4 85 85 28.21157 28.21157 34.78666 34.78666 6.575092 6.575092 150.1150.1 90 90 28.25804 28.25804 34.61867 34.61867 6.360625 6.360625 147.2147.2 95 95 28.18815 28.18815 34.45069 34.45069 6.262542 6.262542 144.1144.1 100 100 28.25804 28.25804 34.35491 34.35491 6.096868 6.096868 141141 105 105 28.23481 28.23481 34.21117 34.21117 5.976365 5.976365 139.1139.1 110 110 28.16492 28.16492 34.09167 34.09167 5.926753 5.926753 135.9135.9 115 115 28.18815 28.18815 33.92434 33.92434 5.736193 5.736193 133.4133.4 120 120 28.09523 28.09523 33.80489 33.80489 5.709662 5.709662 132132 125 125 28.072 28.072 33.63809 33.63809 5.566094 5.566094 130.2130.2 130 130 28.11845 28.11845 33.56647 33.56647 5.448017 5.448017 129.2129.2 135 135 28.04877 28.04877 33.44751 33.44751 5.398735 5.398735 127.5127.5 140 140 28.00232 28.00232 33.32844 33.32844 5.32612 5.32612 126.1126.1 145 145 28.02555 28.02555 33.23341 33.23341 5.207866 5.207866 124.8124.8 150 27.9791 150 27.9791 33.16218 33.16218 5.18308 5.18308 123.8123.8 155 155 27.95568 27.95568 33.06706 33.06706 5.111371 5.111371 122.8122.8 160 160 27.95568 27.95568 32.9959 32.9959 5.040213 5.040213 121.7121.7 165 165 27.93246 27.93246 32.92477 32.92477 4.992309 4.992309 120.5120.5 170 170 27.93246 27.93246 32.85348 32.85348 4.921021 4.921021 119.4119.4 175 175 27.88602 27.88602 32.78242 32.78242 4.896398 4.896398 118.5118.5 180 180 27.83959 27.83959 32.71139 32.71139 4.871801 4.871801 117.5117.5
