PERHITUNGAN ENERGI PANAS DAN DAYA

Panas merupakan suatu bentuk energi. Ini merupakan fakta yang tidak dapat diingkari bahwa panas dapat diubah menjadi suatu bentuk energi lainnya demikian juga sebaliknya, bentuk energi lainnya dapat pula diubah menjadi energi panas. Secara prinsip thermodinamik, panas dinyatakan sebagai energi yang berpindah dari satu zat ke zat lainnya sebagai akibat dari adanya perbedaan suhu antara kedua zat tersebut. Pada Energi lainnya, perpindahan energi dapat berlangsung karena adanya suatu usaha yang dilakukan pada benda.

Bila suatu benda mengalami kenaikan suhu kita nyatakan bahwa energi panas telah diberikan kepada benda tersebut. Begitu sebaliknya, bila suatu benda mengalami penurunan suhu, maka kita nyatakan bahwa energi panas yang ada pada benda tersebut telah diambil. Perubahan suhu ini berimbas pada perubahan energi internal total yang dimiliki oleh molekul benda tersebut. Dalam hal Kenyatannya, penambahan dan pengurangan energi tidak selalu dibarengi dengan perubahan suhu. Dalam kondisi tertentu penambahan dan pengurangan energi internal yang dikenakan pada suatu benda justru akan merubah wujud benda tersebut. Selama proses perubahan wujud, suhu benda relatif konstan.

Dalam refrijerasi dan tata udara, kita berhubungan secara langsung dengan energi panas berikut perhitungan penambahan dan pengurangan energi panas. Seperti telah diketahui, bahwa besarnya energi yang terkandung dalam molekul benda tidak sama walaupun benda tersebut memiliki suhu yang sama. Oleh karena itu untuk keperluan pengukuran energi diperlukan acuan standard. Air digunakan sebagai acuan standard.

Energi adalah kapasitas untuk melakukan suatu pekerjaan. Energi yang disimbolkan dengan huruf w, merepresentasikan adanya kondisi pergerakan benda, posisi, atau susunan molekul yang akan dapat menghasilkan suatu pekerjaan dalam kondisi tertentu. Satuan Energi Panas menurut standard British adalah Btu singkatan British Thermal Unit, dimana

1 Btu = jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu air setiap pound, setiap 1^oF.

Dalam sistem metrik, pengukuran panas dilakukan dalam satuan kilo kalori (kkal),

1 kkal = jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu air setiap 1 kg, setiap 1 ^oC.

Dalam sistem SI (Satuan Internasional), pengukuran panas dilakukan dalam satuan kilo joule (kJ). Dimana

1 Btu = 1,055 kJ.

Daya (P) atau Power didefinisikan sebagai laju aliran energi per satuan waktu di mana pekerjaan sedang berlangsung atau kerja yang dilakukan per satuan waktu.

      persamaan (1)

Menurut standar Amerika (US standard), daya dinyatakan dalam satuan Hourse Power (HP), atau (ft)(lb)/(sec), di mana,

   persamaan (2)

Dalam satuan internasional, satuan daya adalah watt (W) atau setara Joule per detik (J/sec).

Daya listrik juga diekspresikan dalam watt (W) atau kilowatt (kW).

Konversi antara satuan HP dengan watt, dapat dinyatakan dengan formula sebagai berikut:

1 HP = 746 W = 0,746 kW

1kW = 1,34 HP

Contoh: Sebuah mesin pompa yang digunakan pada mesin tata udara, memompa air menuju cooling tower yang terletak pada ketinggian 250 feet dari pompa. Laju aliran air sebesar 100 galon per menit. Tentukan besar daya dalam HP yang diperlukan untuk melakukan kerja tersebut. Jika efisiensinya 100% berapa konsumsi daya listrik yang diperlukan?

Jawab:

Dari persamaan (1) dan berat jenis air 8,33 lb/gal didapatkan daya mekanik sebesar

Substitusi dengan persamaan 2, didapat

Ekivalen Mekanikal

Prescott Joule (1818-1889), menemukan hubungan antara energi panas dan energi mekanik. Joule telah membuktikan bahwa energi mekanik (w) yang nilainya 778 ft-lb setara dengan energi panas (Q) 1 Btu. Penemuannya ini diformulasikan sebagai berikut:

Di mana j adalah konstanta Joule yang besarnya

J = 778 (ft)(lb)/Btu = 4,186 (kJ)/kcal

Share this post