Pompa air tenaga uap

Mesin pompa air bertenaga uap adalah alat yang dapat digunakan untuk memindahkan air dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi.

Alat ini bekerja dengan menggunakan prinsif  hukum termodinamika II sebagai berikut

ABSTRAKSI

 Hukum Thermodinamika pertama adalah sebuah proses pada suatu system yang dapat menghasilkan energi kerja luar (W). Bila system  (H₂O)  menerima panas (Q) maka system akan melakukan kerja luar(W) dan internal energi akan naik. Dalam hal ini (Q) dan (W) bernilai positip                

Satu unit alat percobaan Thermodinamika Iyang sangat sederhana dibuat dari barang-barang bekas

  terdidri dari

     a. Ketel uap     Dibuat dari dua buah tabung ferion osong  kapasitas 22,30 LB

     b. Tanki kedap udara  dibuat dari drum  kapasitas 300 liter

     c. Tungku pembakar

Tiga buah komponen diatas  dirakit  menjadi alat “ POMPA AIR TENAGA UAP”

Keterangan :

 Jika tungku dinyalakan  maka air dalam ketel akan mendidih dan  uap panas yang dihasilkan akan mendorong  sejumlah air dingin yang ada dalam drum untuk keluar melalui pip dari bawah drum yang mengarah keatas. Semakin besar nyala tungku maka akan semakin besar daya dorong uap terhadap air yang ada di dalam drum.

BAB I

PENDAHULUAN

Untuk meningkatkan minat baca dan belajar siswa – siswi SMA. Neg. 6 Palu , pada mata pelajaran fisika, guru bidang studi fisika harus berupaya mensuasanai peserta didik dengan metode  pendekatan materi pokok bahasan melalui percobaan yang menarik, sederhana  dan mudah dipahami dengan menggunakan alat  sederhana dari bahan limbah. Diolah bersama sehingga menjadi  sebuah alat sederhana dan bermanfaat.

   Salah satu materi pokok bahasan fisika SMA kelas X  ADALAH Hukum thermodinamika I  yang dapat menghasilkan energi kerja.Materi ini dapat diaplikasikan pada cara mengatasi kesulitan air didaerah dataran tinggi dan belum terjangkau listrik, tetapi didaerah tersebut terdapat sumberair pada kaki bukit dan tersedianya limbah organic seperti limbah kelapa dan lainya  sebagai bahan bakar . Dengan demikian  pengembangan sebuah alat percobaan Hukum Thermodinamika I dapat  menjadi “POMPA AIR TENAGA UAP” sederhana, prakis  dan murah.

 

   PERMASALAHAN

 Bagai mana cara pemanfaatan energi yang dihasilkan  dari proses termodinamika I untuk memindahkan sejumlah air dari tempat yang lebih rendah  ketempat yang lebih tinggi.

   PEMBAHASAN

  Tiori Singkat

   Bila kita berikan  sejumlah panas  Kecil ( dQ) pada suatu system (AIR) maka system tersebut akan berexpansi (memuai)  dan melakukan kerja  luar yang juga kecil (dW) , karena system juga akan mengalami hal sebagai berikut :

1.      Pertambahan kecepatan molekuler –molekuler dari system

2.      Pertambahan jarak antar molekul system karena sedang berexpansi.

 Energi yang diperlukan untuk hal ini disebut pertambahan energi dapam ( Internal Energy). Jdi energi panas  (dQ) pada proses ini bekerja dalam tiga hal yaitu :

1. sebagian diubah sebagai Internal Energy
2. Sebagian diubah menjadi energiy kinetic dan
3. Sebagian diubah menjadi energy potensial akibat gaya gaya konservatif  seperti gaya gravitasi . sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :

dU        = pertambahan energi  dalam

d Ek      = pertambahan energi  kinetic

dEp       = pertambahan energi potensial  sehingga dapat dirumuskan menjadi

                dQ  =   dW  +  dU  +  dEk  +  dEp   ………………………(1)

Persamaan    ( 1  )   menyatakan prinsif konserpasi energidari suatu system dan menjadi Hukum Thermodinamika Pertama” Secara matematika  bviasanya pada kebanyakan system  mengalami  energi  kinetic dan energi potensial konstan maka hokum thermodinamika pertama rumusnya menjadi

              dQ     =   dU  +  dW…………………………………… ( 2 ).

Proses di atas disebut Proses  Isobarik, yatu proses perubahan sstem pada tekanan tetap dimana usaha yang di lakukan oleh system ( Uap Air Panas)  sesuai dengan persamaan  :      W  =  P (V₂ – V₁ )  =  P ( ΔV)

Dengan demikian perubahan  energi dalam (Internal Energy)  (dU)  berubah dari keadan  1 ke  keadaan 2  tidak tergantung pada jenis  proses tetapi hanya tergantung pada keadaan  awal dan keadaan akhir sistem saja. Atau ditulis :

                            U₂ – U₁  =  Q - W

     

KESIMPULAN

Bila system menerima panas Q maka system  akan melakukan kerja luar W serta internal energi (U ) akan naik   dalam hal ini  Panas (Q)  dan kerja luar (W) bertanda positif

Sistem menerima panas Q dan melakukan kerja luar W

 Berdasarkan materi singkat diatas  penulis berusaha mendesain dan mengkonstruksi sebuah alat percobaan sederhana yang dapat di kembangkan menjadi sebuah mesin pompa air tenaga uap air panas.

  ALAT DAN BAHAN

ALAT                          Peralatan laboratorium (Tersedia disekolah).

 1.      Pembakar Bunsen

2.      Termometer

3.      Tungku tiga kaki

4.      gelas ukur

5.      stop woch

6.      Selang plastic

7.      Kalori meter

                                     Peralatan pendukung (Alat Bengkel)

1.      Ban sekrup

2.      gergaji besi

3.      Betel

4.      Meteran

5.      Palu (Amer)

6.      Kunci Pipa

7.      Peralatan bengkel

BAHAN                        1. 1 Buah drum kapasitas 300 liter

                                       2.  3 meter   pipa  besi ¾  inchi

                                       3.  1 buah T  ¾ inchi

                                        4. 1 Buah klep tembaga  ¾ inchi

                                       5.  2 Buah tanki Ferion  22.30 Lb  (kosong)

                                       6,  10 meter selang ½ inchi.

               

 

DESAIN ALAT PERCOBAAN  :”

:”POMPA AIR TENAGA UAP AIR PANAS:”

 

Keterangan :

1. Ketel  diisi dengan air setengah tanki.
2. Drum diisi dengan air ¾ drum

Hasil Pengamatan  :

 Jika tungku dinyalakan  maka air dalam ketel akan mendidih dan  uap panas yang dihasilkan akan mendorong  sejumlah air dingin yang ada dalam drum untuk keluar melalui pipa dari bawah drum yang mengarah keatas. Semakin besar nyala tungku maka akan semakin besar daya dorong uap terhadap air yang ada di dalam drum.

Kesimpulan

Energi kalor dapat diubah menjadi usaha yang dapat dimanfaatkan untuk membantu  manusia dalam melakukam kerja . Peristiwa ini dapat dilakukan dengan cara memberikan kalor pada sistes (Air)  yang merupakan zat idial  yang sangat baik pada proses ini . Air akan mendidih pada 100 ⁰C  sehingga menghasilkan tekanan  karena pemuaian volume air panas yang sangat cepat dengan energi juga sangat besar.