17 Sedangkan kelemahan thermoelektrik adalah efisiensi yang rendah dan
adanya kondensasi pada suhu tertentu. Sehingga sampai saat ini pendingin termoelektrik hanya efektif pada aplikasi untuk objek pendinginan dan daya yang
kecil.
2.9Kalor jenis
Jika kalor diberikan pada suatu benda,temperaturnya naik. Tetapi seberapa besar temperatur naik? Pada abad ke delapan 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 ΔT , dinyatakan dalam persamaan:
Q = m.C.ΔT 2.1
Dimana c adalah besaran karakteristik dari zat tersebut, yang disebut kalor jenis. Karena c = Q
m. ΔT, 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 1 kkal kalor untuk menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 1
C.
2.10 Hubungan antara kalor dengan energi listrik
Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi bahwa energi tidak diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat diubah bentuknya. Seperti missal
energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor. Contoh oven atau microwave.Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar
kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan. W = Q
2.2 Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P.t 2.3
Keterangan :
Universitas Sumatera Utara
18 W adalah energi listrik J
P adalah daya listrik W t adalah waktu yang diperlukan s
Jika rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.C .ΔT maka diperoleh persamaan ;
P.t = m.C . ΔT
2.4
2.11 Perpindahan panas
Perpindahan panas yang terjadi pada sistem pendingin termoelektrik adalah dengan cara konduksi dan konveksi. Konduksi terjadi mulai dari heat sink
sisi dingin peltier, bracketcoldsink, dan heat sink pada sisi panas peltier. Sedangkan konveksi terjadi pada udara dalam ruangan, lingkungan sekitar alat uji
dry box, dan udara sekitar sirip – sirip heat sink.
2.11.1 Perpindahan panas konduksi
Perpindahan panas yang terjadi secara konduksi berarti perpindahan panas tanpa diikuti oleh perpindahan molekul benda tersebut. Konduksi juga dapat
dikatakan sebagai transfer energi dari sebuah benda yang memiliki energi yang cukup besar menuju ke benda yang memiliki energi yang rendah. Persamaan yang
digunakan untuk perpindahan panas konduksi dikenal dengan hukum Fourier.
� = −�. �
�
1
−�
2
∆�
2.5 Nilai minus - dalam persamaan di atas menunjukkan bahwa panas selalu
perpindahan ke arah temperatur yang lebih rendah.
Jika suatu benda padat di susun berlapis dari material yang berbeda, maka untuk mengetahui nilai perpindahan panas yang terjadi dapat digunakan
pendekatan sistem resistansi listrik. Besarnya tahanan termal yang terjadi adalah perbandingan selisih suhu di antara kedua permukaan T1-T2 dengan laju aliran
Universitas Sumatera Utara
19 panas q Js. Untuk mencari nilai tahanan termal dari suatu material padatan
digunakan persamaan : �
�
=
�
1
−�
2
�
=
∆� �.�
=
� �.�
2.6 q
= energi panas W k
= konduktivitas termal Wm. C
A = luas permukaan m
2
∆x = tebal penampang permukaan m
T1 = temperatur yang lebih tinggi
C T2
= temperatur yang lebih rendah C
2.11.2 Perpindahan panas konveksi
Perpindahan panas yang terjadi secara konveksi adalah perpindahan panas yang disertai gerakan molekul benda tersebut. Gerakan inilah yang menyebabkan
adanya transfer panas. Misalkan pada pemanasan air, terlihat pada molekul air yang panas akan bergerak naik ke atas, sedangkan molekul air yang lebih dingin
akan turun ke bawah, karena masa jenisnya lebih besar.Konveksi sendiri dapat dibagi menjadi dua, yaitu konveksi bebas alami dan konveksi paksa. Konveksi
alami terjadi apabila pergerakan fluida di karenakan daya apung akibat perbedaan densitaskerapatan fluida tersebut.
Perbedaan kerapatan itu sendiri bisa terjadi karena adanya perbedaan temperatur akibat proses pemanasan. Sedangkan pada konveksi paksa pergerakan
fluida terjadi akibat gaya luar seperti kipas fan atau pompa. Pada perpindahan panas konveksi berlaku hukum pendinginan newton, yaitu :
�
����
= h . A �
�
- �
∞
2.7
q
conv
= energi panas konveksi W h
= koefisien perpindahan panas konveksi Wm2. C
A = luas area permukaan m
2
T
s
= tmperatur permukaan C
Universitas Sumatera Utara
20
2.12 Heatsink
Heatsink adalah material yang dapat menyerap dan mendisipasi panas dari
suatu tempat yang bersentuhan dengan sumber panas dan membuangnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7. Teknologi pendingin ini ditemukan
oleh Daniel L Thomas pada tahun 1982. Heatsink dapat diaplikasikan pada beberapa jenis pendingin sehingga performa dari heatsink sendiri berbeda-beda
tergantung pada tambahan pendingin yang menyertainya.
Heat sink dapat digunakan tanpa penambahan peragkat pendingin lain seperti kipas dan air atau disebut dengan pasif cooling, pengunaan pasif cooling
banyak diaplikasikan pada chipset mainboard, VGA, PWM dan chiset memory. Heatsink digunakan pada beberapa teknologi pendingin seperti refrijerasi, air
conditioning , dan radiator pada mobil.
Gambar 2.7 Jenis heatsink
Sebuah heatsink dirancang untuk meningkatkan luas kontak permukaan dengan fluida disekitarnya, seperti udara. Kecepatan udara pada lingkungan
sekitar, pemilihan material, desain sirip atau bentuk lainnya dan surface treatment
adalah beberapa faktor yang mempengaruhi tahanan thermal dari heatsink
. Thermal adhesive juga dikenal dengan thermal grease ditambahkan pada dasar permukaan heatsink agar tidak ada udara yang terjebak di antara
heatsink dengan bagian yang akan diserap panasnya.
Universitas Sumatera Utara
21 Ada beberapa karakteristik heatsink :
1. Luas area heatsink akan menyebabkan dispasi panas menjadi lebih baik
karena akan memperluas area pendinginan yang dapat mempercepat proses pendinginan yang dapat mempercepat proses pembuangan panas yang
diserap oleh heatsink. 2.
Bentuk aerodinamik yang baik dapat mempermudah aliran udara panas agar cepat dikeluarkan melalui sirip-sirip pendingin. Khususnya pada heatsink
dengan jumlah sirip banyak tetapi dengan jarak antara sirip berdekatan akan membuat aliran udara tidak sempurna sehingga perlu ditambahkan sebuah
kipas untuk memperlancar aliran udara pada jenis heatsink tersebut. 3.
Transfer panas yang baik pada setiap heatsink juga akan mempermudah pelepasan panas dari sumber panas ke bagian sirip-sirip pendingin. Desain
sirip yang tipis memiliki konduktivitas yang lebih baik.
4.
Desain permukaan dasar heatsink sampai pada tingkat kedataran yang tinggi sehingga dapat menyentuh permukaan sumber panas lebih baik dan merata.
Hal ini dapat menyebabkan penyerapan panas lebih baik,tetapi untuk menghindari resistansi dengan sumber panas heatsink tetap harus
menggunakan suatu pasta atau thermal compound agar permukaan sentuh juga lebih merata.
Karena heatsink terdiri dari plat dasar dan sejumlah sirip,maka daya total yang mampu diserap heatsink dinyatakan dengan rumus :
P = h [ N.η Aƒ + At – N. Aƒ ] ΔT 2.8
Dengan: At = luas heatsink
A.ƒ = luas permukaan tiap sirip N = jumlah sirip
ΔT = beda suhu dasar dan lingkungan h = koefisien konveksi
η = efisiensi sirip
Universitas Sumatera Utara
22
2.13 Coldsink
