9
saat waktu pendinginan lebih dari 60 menit. Hal ini terjadi akibat kipas tidak mampu memindahkan panas secara konveksi paksa dari temperatur tinggi heatsink ke
lingkungan.
2.2 Definisi Efek Termoelektrik
Efek termoelektrik adalah segala fenomena yang melibatkan suatu pertukaran panas dengan gaya gerak listrik GGL. Bila pertukaran yang terjadi hanya dapat
berlangsung satu arah saja, seperti dari GGL menjadi panas dan tidak dapat kembali dari panas menjadi listrik, maka proses tersebut disebut proses tak mampu balik.
menurut Tambunan 2000 jika arus dilewatkan melalui suatu termokopel maka akan terjadi lima efek termoelektrik yaitu: efek Seebeck, efek Joulean, efek Peltier, efek
Thomson, dan efek konduksi panas. Kelima efek tersebut akan timbul bersama-sama pada saat sistem termoelektrik berlangsung.
2.2.1 Efek Seebeck
Efek Seebeck ditemukan oleh T.J. Seebeck 1821. Jika dua logam konduktor berbeda A dan B dan masing-masing ujungnya disatukan dalam temperatur yang
berbeda, maka arus listrik akan mengalir dari logam yang lebih positif ke logam satunya. Jika logam A lebih positif + terhadap logam B, maka arus akan mengalir
melalui T1. Proses mengalirnya arus listrik dapat dilihat pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Rangkaian efek Seebeck sumber: Nature, 2008
10
Dalam aplikasinya, efek Seebeck biasa digunakan dalam alat yang disebut termokopel karena dibuat dari persimpangan coupling dan biasanya bahan logam
dengan tujuan mengukur perbedaan temperatur langsung atau temperatur mutlak. Dalam efek Seebeck terdapat gaya gerak listrik yang menghasilkan arus listrik. Gaya
gerak listrik tersebut dikenal dengan GGL termal Seebeck. Hubungan temperatur dan GGL termal Seebeck dapat dicari dengan persamaan 2.1 sebagai berikut:
E
s
= α
pn
T
4
– T
2
Dimana: E
s
= GGL termal Seebeck V α
pn
= Koefisien Seebeck VK T
4
= Temperatur panas K T
2
= Temperatur dingin K
2.2.2 Efek Joulean Efek Joulean adalah terjadinya panas akibat dari arus listrik yang mengalir
karena GGL pada efek Seebeck. Semakin besarnya arus listrik yang mengalir, maka temperatur pada terminal panas termoelektrik akan semakin tinggi. Tinggi dan
rendahnya temperatur panas yang tejadi sangat mempengaruhi proses pendinginan pada terminal dingin elemen termoelektrik. Panas Joulean yang terbentuk dapat dicari
dengan persamaan 2.2. Q = I
2
R 2.2
Dimana: Q = Panas Joulean Watt
I = Electric current A R = hambatan ohm
2.1
11
2.2.3 Efek Peltier Efek Peltier ditemukan oleh Jean Peltier 1834. Jika arus listrik dialirkan
pada dua logam konduktor berbeda, maka akan terjadi perbedaan temperatur dikedua ujungnya. Perbedaan temperatur terjadi akibat dari panas yang dilepas pada salah satu
ujung dan akan diserap oleh ujung lainnya. Proses terjadinya efek peltier dapat dilihat pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Efek peltier sumber:
Barma, 2015 Besarnya nilai efek peltier yang terjadi pada terminal dingin atau terminal
panas elemen termoelektrik dapat ditentukan dengan persamaan 2.3 sebagai berikut
.
Q
c
atau Q
h
= α
pn
T I
Q
c
= Panas pada terminal dingin W Q
h
= Panas pada terminal panas W α
pn
= Koefisien Seebeck VK T
= Temperatur K I
= Arus listrik A 2.3
12
2.2.4 Efek Konduksi Panas
Efek konduksi panas terjadi saat salah satu ujung jembatan termokopel dipertahankan pada temperatur yang lebih tinggi dari ujung lainnya, maka terjadi
aliran panas ke ujung yang temperaturnya lebih rendah. Efek konduksi pada termoelektrik ini bersifat tidak dapat balik. Menurut Rawat 2013 konduksi yang
terjadi secara elektrik dapat di lihat pada persamaan 2.4.
Q
k
= U T
4
– T
2
Dimana: Q
k
= Kalor konduksi W U
= Koefisien panas keseluruhan W
o
K T
4
= Temperatur panas termoelektrik
o
K T
2
= Temperatur dingin termoelektrik
o
K
2.2.5 Efek Thomson
Efek Thomson ditemukan oleh William Thomson 1854. Efek Thomson menjelaskan bahwa setiap konduktor pembawa arus dengan perbedaan temperatur di
dua titik baik menyerap maupun melepas panas tergantung pada bahan termoelektrik. Bahan yang memiliki konduktivitas rendah akan berdampak kepada konsumsi listrik
yang besar pada proses pendinginan karena waktu yang dibutuhkan dalam proses pendinginan semakin lama.
2.3 Prinsip Kerja Termoelektrik
