Gambar 2.3 Ikatan Valensi Piranti Semikonduktor
2.3 PENDINGIN
Kita dapat membayangkan pendingin refrigerator sebagai sebuah mesin kalor yang beroperasi secara terbalik. Sebuah mesin kalor menarik panas dari tempat
panas dan melepaskan panas ketempat yang lebih dingin. Sebuah pendingin melakukan sebaliknya, menarik panas dari tempat yang dingin didalam pendingin
dan melepaskan panas ketempat yang lebih hangat biasanya udara dalam ruangan dimana pendingin ditempatkan. Sebuah mesin kalor memiliki selisih keluaran berupa
kerja mekanik, pendingin membutuhkan selisih masukan berupa kerja mekanik. Dengan ketentuan untuk pendingin. Qc adalah positif tetapi baik W maupun QH
adalah negatif, maka untuk proses siklus: QH + Qc
– W = 0, atau – QH = Qc – W 2.1
Oleh karena QH maupun W negative lQHl = Qc + W
2.2 Keterangan:
Qc :Kalor disisi dingin
QH :Kalor disisi Panas
W :Kerja
Universitas Sumatera Utara
Dari sudut pandang ekonomi, siklus pendingin terbaik adalah yang memindahkan jumlah kalor Qc terbanyak dari dalam pendingin dengan kerja mekanik
W sedikit mungkin. Young Freedman, 2002.
2.4 KALOR JENIS
Jika kalor diberikan pada suatu benda, temperaturnya naik. Pada abad kedelapan belas, orang-orang yang melakukan percobaan ini telah melihat bahwa
besar kalor Q yang dibutuhkan untuk merubah temperatur zat tertentu sebanding dengan massa m
zat tersebut dan dengan perubahan temperatur ∆T, dinyatakan dalam persamaan:
Q = m.c.∆T 2.3
Dimana c adalah besaran karakteristik dari zat tersebut, yang disebut kalor jenis. Karena c = Qm. ∆T, kalor jenis dinyatakan dalam satuan JkgC
. Untuk air pada 15
C dan tekanan konstan 1 atm, c =1,00 kkalkgC dari defenisi kal dan joule,
diperlukan 1kkal kalor untuk menaikan temperature 1 kg air sebesar 1 C.giancoli,
2001
2.5 HUBUNGAN KALOR DENGAN ENERGI LISTRIK
Berdasarkan hukum kekekalan energi bahwa energi tidak diciptakan dan tidak dapat dimusnakan. Energi hanya dapat diubah bentuknya. Seperti misalnya energi
listrik dapat berubah menjadi energi kalor. Contohnya oven atau Mikrowave. Besar energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Lia
Saputri, 2010 Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.
W = Q 2.4
Universitas Sumatera Utara
Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut:
W = P.t 2.5
Keterangan: W
: Energi listrik J P
: Daya listrik W T
: Wakru yang diperlukan s Jika rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.∆T maka diperlukan persamaan:
P.t = m.c.∆T 2.6
Sehingga jika dihitung secara teori waktu yang dibutuhkan untuk mendinginkan beban sampai 5
C, diberikan pada perhitungan dibawah:
A. Mendinginkan udara
Diberikan suhu awal = 27 C
Volume = 5 liter p=mv→ m=1,2kgm
3
x 0,005m
3
→0,00kg Kalor jenis udara
= l000Jkg C
Massa jenis udara = l,2kgm
3
Kalor Jenis air = 4186 Jkg
C Kalor Jenis es
= 2100 Jkg C
Kalor laten air = 3,33 x 10
5
Jkg Maka untuk mencari jumlah kalor yang dibutuhkan :
Q = m.c udara 27 – 0
C + m.L air + m Ces 5-0 Q = 0,06kg 1000Jkg
C 27
C+0,06kg3,33x10
5
Jkg+0,06kg2100Jkg C5
C Q = 1620J + 19.980 J + 630 J
Q = 22.230 Joule
Universitas Sumatera Utara
Dari persamaan W=Q maka: W = P.t
t = WP t =
22.230
2
kg s
2
72m
2
kg s
2
t = 308,75 s
B. Mendinginkan air
Diberikan suhu awal = 25 C
Volume air = 1 liter p=mv→m=1000m
3
x 0,001m
3
→1kg Kalor jenis air
= 4186 Jkg C
Kalor jenis es = 2100 Jkg
C Kalor laten air
= 3,33x l0
5
Jkg
Maka: Q = m.c air 25
–0 C + m.L air + m Ces 5-0
Q = 1kg 4186Jkg C 25
C+13,33x10
5
Jkg+1kg2100Jkg C5
C Q = 104.650J + 333.000 J + 10.500 J
Q = 448.150 Joule Dari persamaan W=Q maka:
W = P.t t = WP
t =
448.150
2
kg s
2
72m
2
kg s
2
t = 6.224,3 s t = 103,73 menit
dengan menggunakan perhitungan yang sama untuk massa air:
Universitas Sumatera Utara
Table 2.2 Hubungan Massa Dengan Waktu Secara Teori
Volume air liter Waktu menit
2 207,46
3 311,19
4 414,92
5 518,65
2.6 PERPINDAHAN PANAS
Kategori