Projek Alat Pemanas Air Sederhana Termodinamika (UAS)

 

Pemanas Air Sederhana

A.    Tujuan

1.      Untuk mengetahui konsep termodinamika yang diterapkan pada pemanas air sederhana.

2.      Untuk mengetahui cara kerja pemanas air.

3.      Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan pemanas air.

B.     Alat Dan Bahan

a)      2buah sendok logam, sendok makan biasa

b)      Stik es krim

c)      Selotip

d)     Kabel sepanjang 50 cm

e)      Stop kontak

f)       Gelas kaca

C.    Teori Dasar

Termodinamika adalah salah satu  teori utama fisika yang membahas hubungan energi suatu sistem dan dapat digambarkan sebagai ilmu yang mempelajari besaran fisika tertentu dan menjelaskan perilaku zat di bawah pengaruh panas. Termodinamika memiliki beberapa peran penting dalam analisis pada sebuah sistem yang terlibat dalam proses transfer energi (Sari, 2013).

 Termodinamika merupakan ilmu energi yang mendalami mengenai hubungan antara panas, kerja, entropi, dan kesepontanan proses (Yolanda, 2021). Energi bisa diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya, baik secara alami atau buatan manusia (Hetharia, 2018).

Alat pemanas air sederhana yang di buat berikuit berdasrkan pada dalil berikut ini.

 

 

 

 

Artinya:

“Berilah aku potongan-potongan besi,” yaitu potongan-potongan besi, maka mereka pun menyerahkannya kepada Dzulqaranain “hingga apabila besi itu telah sama rata dengan kedua (puncak) gunung itu,” yaitu dua gunung yang dibangun sebuah dinding di antara keduanya “berkatalah (Dzulqarnain), 'Tiuplah',” api itu.

Singkatnya, termodinamika ini menjadi salah satu cabang dari bidang ilmu fisika teoritik yang berkaitan dengan hukum-hukum pergerakan panas dan perubahan dari panas menjadi bentuk energi lainnya. Istilah termodinamika memang berasal dari Bahasa Yunani, yaitu “Therme” yang berarti ‘panas’ dan “dynamis” yang berarti ‘gaya’. Keberadaan termodinamika ini tidak akan lepas dari kalor.

 

D.    Langkah Kerja

1.      2 buah sendok dihubungkan dengan kabel steker listrik, yang masing masing 1 kabel untuk 1 sendok seperti gambar berikut

2.      Peringatan : agar tidak terjadi konsleting listrik jangan sampai 2 buah sendok tersebut menempel, karena akan mengakibatkan listrik padam/kilometer turun.

3.      siapkan 1 gelas air, masukan sendok yang sudah dirakit tersebut, lalu colokan/hubungkan dengan listrik .

E.     Pembahasan

a)      Konsep Termodinamika Yang Diterapkan Pada Alat Pemanas Air

Hukum 1 Termodinamika menyatakan “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah bentuknya” (Agreement, 2006). Dalam hukum 1 Termodinamika, dipaparkan mengenai perubahan energi dalam sistem tertutup, ∆t (0C), akan sama dengan kalor yang ditambahkan ke sistem dikurangi kerja yang dilakukan oleh sistem dalam bentuk persamaan: ∆t = Q-W Dimana: Q = Total kalor yang ditambahkan ke sistem (Joule/kalori) W = Total kerja yang dilakukan Hukum I Termodinamika merupakan persamaan kekekalan energi yang menyebutkan bahwa satu-satunya jenis energi yang berubah dalam suatu sistem adalah energi dalam. Maksud dari pernyataan tersebut yaitu mentransfer energi sebagai panas dan kerja untuk sistem adalah nol, karena memiliki energi internal yang konstan (Suryantari, 2013).

b)      Cara Kerja Pemanas Air

Ketika sendok dipanaskan, energi panas dari sumber panas (misalnya, api kompor) dihantarkan ke sendok melalui konduksi. Partikel-partikel di dalam sendok mulai bergerak lebih cepat karena energi panas yang diterima dari api.

Energi panas yang ditransfer ke sendok menyebabkan partikel-partikel di dalam sendok bergerak lebih cepat dan saling bertabrakan. Ketika sendok ditempatkan dalam air, partikel-partikel ini bertabrakan dengan partikel-partikel air di sekitarnya.Proses ini memicu pemindahan panas dari sendok ke air melalui konduksi. Partikel-partikel air yang menerima energi dari sendok mulai bergerak lebih cepat, sehingga suhu air meningkat.

 Menurut hukum termodinamika pertama, energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya berubah bentuk. Dalam kasus ini, energi panas dari sumbernya berubah menjadi energi kinetik dari partikel-partikel dalam sendok, lalu ke air di sekitarnya. Hukum kedua termodinamika menunjukkan bahwa panas akan mengalir dari daerah dengan suhu yang lebih tinggi ke daerah dengan suhu yang lebih rendah, sehingga energi panas dari sendok akan terus mengalir ke air sampai keseimbangan suhu tercapai.

Meskipun sederhana, konsep ini menunjukkan bagaimana energi panas dapat ditransfer dari satu benda ke benda lainnya dengan bantuan konduksi, dan bagaimana termodinamika menerapkan prinsip-prinsipnya dalam proses ini.

c)      Kelebihan Dan Kekurangan Alat Pemanas Air Sederhana

Kelebihan dari alat pemanas air sederhana:

1.       Keterjangkauan Biaya: Alat pemanas air sederhana cenderung murah dan mudah ditemukan di sekitar rumah. Menggunakan sendok atau bahan-bahan sederhana lainnya bisa menjadi solusi instan saat tidak ada pemanas air listrik atau gas yang tersedia.

2.      Portabilitas: Alat ini biasanya portabel dan mudah dibawa ke mana saja karena ukurannya yang kecil dan tidak memerlukan sumber energi yang khusus. Ini bisa sangat berguna saat bepergian atau ketika sedang berkemah di tempat yang tidak memiliki akses mudah ke listrik atau bahan bakar.

Kekurangan dari alat pemanas air sederhana:

1.      Efisiensi: Alat pemanas air sederhana seperti ini cenderung kurang efisien dalam memanaskan air jika dibandingkan dengan pemanas air khusus yang dirancang untuk tujuan tersebut. Prosesnya mungkin memakan waktu lebih lama, serta dapat menghasilkan panas yang tidak merata pada air.

2.      Kemungkinan Bahaya: Penggunaan alat pemanas air sederhana seperti sendok untuk memanaskan air bisa membawa risiko kebakaran atau cedera jika tidak digunakan dengan hati-hati. Alat yang tidak dirancang secara khusus untuk memanaskan air dapat memiliki risiko kebocoran listrik atau kerusakan lainnya yang berpotensi membahayakan.

3.      Keterbatasan Kapasitas: Alat pemanas air sederhana mungkin hanya cocok untuk memanaskan sejumlah kecil air. Jika Anda membutuhkan jumlah air yang lebih banyak, prosesnya mungkin akan lebih lambat atau bahkan tidak praktis dilakukan.

Menggunakan alat pemanas air sederhana bisa menjadi solusi darurat atau alternatif sementara, tetapi untuk penggunaan jangka panjang atau kebutuhan air dalam jumlah banyak, lebih disarankan untuk menggunakan pemanas air yang dirancang secara khusus untuk tujuan tersebut demi keamanan, efisiensi, dan kemudahan penggunaan.

 

F.     Kesimpulan

Alat pemanas air sederhana menggunakan prinsip-prinsip termodinamika, seperti konduksi untuk mentransfer energi panas dari sendok ke air, dan hukum termodinamika pertama yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya berubah bentuk. Proses pemanasan air sederhana ini mengilustrasikan bagaimana energi panas dari sumbernya ditransfer ke benda lain (sendok), lalu ke medium lainnya (air), menyebabkan partikel-partikel di dalamnya bergerak lebih cepat sehingga meningkatkan suhu. Dengan demikian, melalui konstruksi dan penggunaan alat pemanas air sederhana, kita bisa memahami bagaimana konsep termodinamika bekerja dalam konteks mentransfer energi panas dari satu benda ke benda lainnya dan bagaimana hal itu dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari meskipun dengan keterbatasan tertentu.

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Sari, D.M., Ekawati, E.Y. 2013. Analisis Kesalahandalam Menyelesaikan soal Materi Termodinamika Pada Siswa SMA. Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF), 3(1), 5-8.

Yolanda, Y. 2021. Pengembangan Modul Ajar Fisika Termodinamika Berbasis Kontekstual. Jurnal Jendela Pendidikan, 1(3), 80-95.

Hetharia, M. 2018. Analisis Energi Pada Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) dengan Cycle Tempo. Jurnal Voering, 3(1), 1-8.

Suryantari, R. 2013. Problem Solving dengan Metode Identifikasi Variabel berdasarkan Skema: Tinjauan terhadap Formulasi Hukum Pertama Termodinamika. Jurnal Fisika Indonesia, 17(1), 28-31.