2.1.5 Efek-Efek Pendinginan Termoelektrik
Efek pendinginan termoelektrik merupakan gejala termal yang muncul pada suatu termokopel. Ada lima efek yang mempengaruhi atau
terjadi pada sistem pendinginan termoelektrik, yaitu efek Seebeck, efek Joule, efek konduksi, efek Peltier, dan efek Thomson
[7]
.
a. Efek Seebeck
Thomas J. Seebeck merupakan orang pertama yang menemukan fenomena termoelektrik. Apabila dua buah material yang berbeda jenis
digabung lalu pada salah satu ujungnya diberi sumber panas maka akan mengalir arus. Koefisien Seebeck S disebut juga daya termoelektrik,
seperti pada persamaan berikut: � =
��
�
�
………………….………..………...……………...………..... 2.2 Keterangan:
α = koefisien Seebeck [VoltK]
��
�
= potensial termoelektrik terinduksi [Volt] T = temperatur
[K]
b. Efek Joule
Akibat timbulnya arus listrik dalam rangkaian karena adanya efek Seebeck, maka akan timbul panas. Hal ini sesuai dengan hukum joule pada
persamaan berikut: q
j
= I
2
.R……………………………………………………………..... 2.3 Keterangan:
q
j
= laju perpindahan panas akibat efek Seebeck [Watt] I = arus
[Ampere] R = tahanan
[Ohm]
c. Efek Konduksi
Panas akan merambat secara konduksi dari permukaan yang panas ke permukaan yang dingin. Perambatan tersebut bersifat irreversible dan
disebut efek konduktivitas. Besarnya perambatan tersebut dinyatakan dalam persamaan:
q
kond
= U.T
h
-T
c
……...………..……………………………… 2.4 Keterangan:
q
kond
= laju perpindahan panasakibat efek konduksi [Watt] U = konduktivitas termal
[WattK] T
h
= temperatur permukaan panas [K]
T
c
= temperatur permukaan dingin [K]
d. Efek Peltier
Pada saat arus mengalir melalui termokopel,temperaturakan berubah dan panas akan diserap pada salah satu permukaan, sementara
permukaan yang lainnya akan membuang panas. Jika sumber arus dibalik, maka permukaan yang panas menjadi dingin dan sebaliknya. Gejala ini
disebut efek Peltier yang merupakan dasar pendinginan termoelektrik. Dari percobaan diketahui, bahwa perpindahan panas sebanding terhadap
arus yang mengalir. Persamaan dari efek Peltier adalah sebagai berikut: �
��
=
� �
��
……………………………………………………...……… 2.5 Keterangan:
�
��
= koefisien Peltier [Volt]
q = laju perpindahan panas [Watt]
I = arus [Ampere]
e. Efek Thomson
Pada tahun 1854, seorang berkebangsaan Inggris yang bernama William Thomson mengemukakan hasil penelitiannya bahwa terdapat
penyerapan atau pengeluaran panas bolak-balik dalam konduktor homogen mengenai perbedaan panas dan perbedaan listrik secara
simultan. Koefisien Thomson dapat dinyatakan dalam: � =
� �.��
………..…………………………………...……..…..……. 2.6
Keterangan: � = koefisien Thomson
[VoltK] q
= laju perpindahan panas [Watt] I = arus
[Ampere] �� = perbedaan temperatur [K]
2.1.6 Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor atau heat transfer merupakan ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan
temperatur diantara benda atau material. Energi yang berpindah ini dinamakan kalor atau panas heat. Perpindahan kalor ini tidak hanya
menjelaskan bagaimana energi kalor itu berpindah dari satu benda ke benda lain, tetapi juga dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi
pada kondisi-kondisi tertentu. Adapun modus perpindahan kalornya dapat terjadi dengan tigacara yaitu
[11]
:
a. Perpindahan kalor secara konduksi
Perpindahan kalor secara konduksi terjadi dikarenakan
perpindahan energi dari partikel yang memiliki energi lebih tinggi ke partikel yang energinya lebih rendah akibatadanya interaksi antara kedua
partikel. Jadi, jika pada suatu benda terdapat gradien, maka akanterjadi perpindahan energi dari bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah
sehingga laju perpindahan kalor berbanding dengan gradien suhunya. Berdasarkan hukum Fourier, perpindahan kalor secara konduksi
dapat dirumuskan sebagai berikut: �
�
= ��
� �
1
−�
2
�
…………..…….......……………………………........ 2.7 Keterangan:
�
�
= laju perpindahan kalor [Watt]
T
1
-T2l = gradien suhu ke arah perpindahankalor [
o
Cm] k
= koefisien termal bahan [Wm.
o
C]
A
c
= luas benda [m
2
]
Gambar 2.3 Proses Perpindahan Kalor Secara Konduksi
[1]
b. Perpindahan kalor secara konveksi
Kategori