Pada umumnya air digunakan sebagai media pendingin karena faktor –
faktor sebagai berikut:
[16]
1. Air merupakan materi yang mudah diperoleh dalam jumlah besar.
2. Mudah dalam pengaturan dan pengolahan.
3. Menyerap panas cukup tinggi per satuan volume.
4. Tidak mudah menyusut secara berarti dalam batasan dengan adanya
perubahan temperatur pendingin. Adapun syarat- syarat air yang digunakan sebagai media pendingin:
[11]
1. Jernih, maksudnya air harus bersih, tidak terdapat partikel – partikel kasar
yaitu batu, kerikil, atau partikel- partikel halus seperti pasir, tanah, dan lumut yang menyebabkan air kotor.
2. Tidak menyebabkan korosi.
2.5.2 Sifat Koligatif Larutan
Sifat – sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi
hanya pada konsentrasi partikel terlarutnya disebut sifat koligatif. Selain sifat yang bergantung pada jenis zat terlarut, ada beberapa sifat larutan yang hanya
bergantung pada konsentrasi partikel zat terlarut. Artinya, larutan zat yang berbeda akan mempunyai sifat yang sama, asalkan konsentrasi partikel terlarutnya
sama.
[17]
Sifat koligatif larutan dapat dibagi menjadi 4, yaitu:
[17]
1. Kenaikan titik didih
2. Penurunan titik beku
3. Penurunan tekanan uap jenuh
4. Tekanan osmotik
Salah satu sifat tersebut yaitu penurunan titik beku. Penurunan titik beku adalah selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan. Hal ini dapat
ditunjukkan dengan ilustrasi pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Perbedaan Titik Beku Air dengan Tiga Jenis Larutan Lain
[17]
Sebagaimana telah diketahui, air murni membeku pada suhu 0
o
C. Pada Gambar 2.1b, ditunjukkan bahwa larutan 0,1 mol urea dalam 1 kg air membeku
pada suhu -0,18
o
C. Berarti, larutan itu mempunyai penurunan titik beku, yaitu selisih titik bekunya dengan titik beku air murni, sebesar 0,18
o
C. Pada Gambar 2.1b dan 2.1
c, ditunjukkan bahwa penurunan titik beku ΔT
f
larutan urea bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dimana penurunan titik beku menjadi
dua kali lebih besar jika jumlah mol urea yang dilarutkan diduakalikan. Pada Gambar 2.1b dan 2.1d, juga ditunjukkan bahwa penurunan titik beku tidak
bergantung pada jenis zat terlarut, melainkan hanya pada jumlah mol zat terlarutnya. Larutan urea dan larutan glukosa berkonsentrasi sama mempunyai
penurunan titik beku yang sama. Sifat koligatif hanya bergantung pada jumlah relatif kelompok zat terlarut
didalam larutan. Larutan 0,1 mol urea dalam 1 kg air Gambar 2.1b dan larutan 0,1 mol glukosa dalam 1 kg air Gambar 2.1d mempunyai penurunan titik beku
yang sama karena mempunyai jumlah kelompok zat terlarut yang sama. Sebagaimana diketahui 0,1 mol urea dan 0,1 mol glukosa mempunyai jumlah
partikel molekul yang sama yaitu:
[17]
X = n x L …………………………………………2-4
Dimana: X = Jumlah partikel molekul
n = jumlah mol mol L = Bilangan Avogadro = 6,02 x 10
23
Jumlah mol n dapat dihitung dengan persamaan:
n =
�
….………………………………………….2-5
Dimana: G = Massa zat g
Mr = Massa atom relatif gmol
2.5.3 Garam Dapur sebagai Media Penurunan Titik Beku
Garam dapur merupakan zat elektrolit dengan rumus kimia NaCl yang berbentuk kristal kubus yang transparan. Garam tidak dapat terbakar serta
mempunyai titik leleh 801 C. Garam dapur merupakan senyawa yang tersusun
dari asam kuat HCl dan basa kuat NaOH. Apabila unsur ini direaksikan, maka akan terbentuk NaCl dan H
2
O. Hasil dari bahan tadi bila disatukan akan membentuk suatu larutan yang disebut larutan garam. Larutan yang terbentuk
merupakan campuran yang homogen, partikel – partikelnya sangat kecil namun
tersebar merata meskipun dibiarkan dalam waktu yang lama.
[18]
Larutan garam adalah larutan yang berupa larutan elektrolit dimana jumlah partikel didalam
larutan akan lebih banyak karena zat elektrolit terurai menjadi ion – ion yang
mengakibatkan penurunan titik beku semakin rendah. Rumus untuk penurunan titik beku ΔT
f
adalah sebagai berikut.
[17]
ΔT
f
= m x k
f
x i…………..……..…………………….2-6 Dimana:
ΔT
f
= Penurunan titik beku larutan C
m = Molalitas m K
f
= Tetapan penurunan titik beku molal Cmol
i = Faktor Van’t Hoff
Molalitas dapat dicari dengan menggunakan persamaan:
m = n x
1000 P
=
G Mr
x
1000 P
……….……...…….………..2-7 Dimana:
m = Molalitas m n = Jumlah mol mol
P = Massa zat pelarut gram G = Massa zat g
Mr = Massa atom relatif gmol
Sehingga suhu akhir larutan dapat dihitung dengan rumus:
[17]
�
� �
= �
�
− ∆� ……………….……..…….2-8 Dimana:
T
f larutan
= Titik beku larutan C
T
f pelarut
= Titik beku pelarut C
ΔT
f
= Penurunan titik beku larutan C
Penambahan garam dapur pada air bertujuan untuk menurunkan titik beku dari larutan tersebut, sehingga penyerapan kalor dapat bekerja lebih maksimal.
Tingkat penurunan titik beku bergantung pada dua faktor utama, yaitu massa atom relatif dari unsur dan faktor Van’t Hoff nya. Garam dipilih sebagai media
penurunan titik beku disebabkan karena garam mempunyai massa atom relatif yang kecil dan merupakan senyawa ion dengan nilai faktor Van’t Hoff nya adalah
dua.
2.5.4 Campuran Air, Garam, dan Es
Campuran air, garam, dan es digunakan sebagai media pendingin pada mesin pendingin ruangan. Garam terlebih dahulu dilarutkan dalam air untuk
menurunkan titik beku air tersebut menjadi dibawah 0 C.
[19]
Es berfungsi sebagai media pendingin awal untuk mendinginkan larutan garam yang telah diturunkan
titik bekunya tersebut. Pada mesin pendingin ruangan akan digunakan campuran air, garam, dan es dengan kapasitas masing
– masing 1 L, 250 gram, dan 2 L.
2.6 Ukuran Ruangan
Ukuran ruangan dipengaruhi oleh besar beban pendingin yang terjadi pada ruangan tersebut. Umumnya, beban pendingin yang terjadi dalam suatu ruangan
merupakan perpaduan antara beban pendingin sensibel, beban pendingin laten, dan beban pendingin yang terjadi akibat perpindahan panas.
Ukuran ruangan juga dipengaruhi oleh nilai insulasi ruangan I dan konstanta arah ruangan E. Nilai insulasi ruangan I bervariasi bergantung pada
letak ruangan, sedangkan nilai konstanta arah ruangan E bergantung pada arah hadapan jendela atau ventilasi. Penjelasan mengenai nilai insulasi ruangan
dijelaskan pada Tabel 2.3 dan konstanta arah ruangan pada Tabel 2.4.
