Mengapa udara di puncak gunung sangat dingin?

Sering orang merasa heran, mengapa udara di puncak gunung sangat dingin meskipun pada tengah hari saat matahari ada di gunung itu.

Menurut logika orang itu, mestinya semakin dekat ke matahari kita akan merasa semakin panas. Benarkah logikanya? Apakah dengan naik ke puncak gunung kita mendekati matahari secara signifikan?

ada penjelasan ilmiah untuk itu.

laju penurunan suhu di troposfer (lapisan atmosfer bagian bawah atau yang kita kenal udara sekitar kita) mengikuti laju yang kita kenal dengan laju penurunan lapse rate dimana makin tinggi ketinggian suatu tempat maka suhu udara akan turun.
ada persamaan matematis untuk itu yang mengikuti persamaan gas ideal dimana:
PV = RT

P merupakan tekanan, 

V adalah volume spesifik, 

R adalah tetapan gas dan 

T adalah temperatur 

      selain itu untuk gas ideal (disini kita mengasumsikan atmosfer sebagai gas ideal) juga berlaku ketentuan bahwa laju penurunan tekanan berbanding lurus dengan laju penurunan suhu. sehingga ketika kita ke tempat yang tinggi tekanan udara semakin rendah sehingga suhu udara pun menurun. Itulah salah satu hal yang menyebabkan di pegunungan suhu udara lebih dingin dari suhu di dekat laut. sebenarnya adalah benar bahwa daerah di pegunungan menerima radiasi matahari yang lebih banyak tetapi radiasi matahari yang diterima lebih banyak digunakan untuk transfer energi/panas laten.

     coba kamu perhatikan di pegunungan dan daerah yang bukan pegunungan, lebih banyak tanaman di pegunungan atau daerah datar? tentu lebih banyak pegunungan. sebagian besar radiasi matahari lebih banyak diabsorpsi untuk pertumbuhan tanaman dan digunakan untuk proses transpirasi (pelepasan molekul air oleh tanaman ke atmosfer). Inilah juga yang menyebabkan suhu udara jadi lebih rendah karena transfer energi yang digunakan untuk meningkatkan suhu lebih banyak digunakan untuk transpirasi dan evaporasi (penguapan air dari tanah dan badan-badan air: danau, sungai dsb)

      Untuk lebih jelasnya,temperatur udara adalah tingkat atau derajat panas dari kegiatan molekul dalam atmosfer yang dinyatakan dengan skala Celcius, Fahrenheit, atau skala Reamur.
Perlu diketahui bahwa suhu udara antara daerah satu dengan daerah lain sangat berbeda. hal ini sangat dipengaruhi oleh hal-hal tersebut.

a). Sudut Datangnya Sinar Matahari
Sudut datang sinar matahari terkecil terjadi pada pagi dan sore hari, sedangkan sudut terbesar pada waktu siang hari tepatnya pukul 12.00 siang. Sudut datangnya sinar matahari yaitu sudut yang dibentuk oleh sinar matahari dan suatu bidang di permukaan bumi. Semakin besar sudut datangnya sinar matahari, maka semakin tegak datangnya sinar sehingga suhu yang diterima bumi semakin tinggi. Sebaliknya, semakin kecil sudut datangnya sinar matahari, berarti semakin miring datangnya sinar dan suhu yang diterima bumi semakin rendah.

b). Tinggi Rendahnya Tempat
Semakin tinggi kedudukan suatu tempat, temperatur udara di tempat tersebut akan semakin rendah, begitu juga sebaliknya semakin rendah kedudukan suatu tempat, temperatur udara akan semakin tinggi. Perbedaan temperatur udara yang disebabkan adanya perbedaan tinggi rendah suatu daerah disebut amplitudo. Alat yang digunakan untuk mengatur tekanan udara dinamakan termometer. Garis khayal yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai tekanan udara sama disebut Garis isotherm. Salah satu sifat khas udara yaitu bila kita naik 100 meter, suhu udara akan turun 0,6 °C. Di Indonesia suhu rata-rata tahunan pada ketinggian 0 meter adalah 26 °C. Misal, suatu daerah dengan ketinggian 5.000 m di atas permukaan laut suhunya adalah 26 °C × -0,6 °C = -4 °C, jadi suhu udara di daerah tersebut adalah -4 °C. Perbedaan temperatur tinggi rendahnya suatu daerah dinamakan derajat geotermis. Suhu udara rata-rata tahunan pada setiap wilayah di Indonesia berbeda-beda sesuai dengan tinggi rendahnya tempat tersebut dari permukaan laut.

c). Angin dan Arus Laut
Angin dan arus laut mempunyai pengaruh terhadap temperatur udara. Misalnya, angin dan arus dari daerah yang dingin, akan menyebabkan daerah yang dilalui angin tersebut juga akan menjadi dingin.

d). Lamanya Penyinaran
Lamanya penyinaran matahari pada suatu tempat tergantung dari letak garis lintangnya. Semakin rendah letak garis lintangnya maka semakin lama daerah tersebut mendapatkan sinar matahari dan suhu udaranya semakin tinggi.
Sebaliknya, semakin tinggi letak garis lintang maka intensitas penyinaran matahari semakin kecil sehingga suhu udaranya semakin rendah. Indonesia yang terletak di daerah lintang rendah (6 °LU – 11 °LS) mendapatkan penyinaran matahari relatif lebih lama sehingga suhu rata-rata hariannya cukup tinggi.

e). Awan
Awan merupakan penghalang pancaran sinar matahari ke bumi. Jika suatu daerah terjadi awan (mendung) maka panas yang diterima bumi relatif sedikit, hal ini disebabkan sinar matahari tertutup oleh awan dan kemampuan awan menyerap panas matahari. Permukaan daratan lebih cepat menerima panas dan cepat pula melepaskan panas, sedangkan permukaan lautan lebih lambat menerima panas dan lambat pula melepaskan panas. Apabila udara pada siang hari diselimuti oleh awan, maka temperatur udara pada malam hari akan semakin dingin.

Read More

konsep kimia yang berkaitan dengan kapasitas kalor

Persyaratan energi memainkan peranan penting dalam menentukan arah akan terjadinya suatu reaksi kimia. Kapasitas kalor gas pada kimia yang menangani hubungan kalor, kerja dan bentuk lain energi, dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan perubahan keadaan. Dalam konsep kimia kapasitas kalor gas yang menangani pengukuran dan penafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan keadaan dan pembentukan larutan.

Kedua konsep, kapasitas kalor gas dalam kimia dan fisika berupa perubahan energi yang dapat diperoleh dari reaksi-reaksi. Karena pengukuran dan perhitungan kalor reaksi kimia bersifat dasar untuk pemahaman kalor gas.

•  Hubungan energi dalam pada Reaksi Kimia

Energi dalam adalah energi total pada system zat-zat kimia. Energi dalam bergantung pada gerakan molekul, penataan, gaya tarik antar molekul, dan faktor-faktor lain semua itu adalah suatu fungsi keadaan. Sana halnya dengan entalpi H, harga mutlak energi dalam E, dari suatu keadaan tidak dapat ditentukan, namun perubahan energi dalam dapat ditentukan.

Perubahan kimia mencakup perubahan pada energi dalam produk relative terhadap pereaksi. Jika E₂ yaitu energi dalam sama denagn E₂ – E₁. suatu perubahan pada energi dalam suatu system dilaksanakan oleh transfer kalor ataupun dilakukannya kerja.

•  Hubungan Kapasitas kalor Gas dalam konsep Kimia

Perubahan kapasitas kalor pada volume kostan (C_v) dan tekanan konstan (C_p) lebih mudah diukur, meskipun proses yang dilakukan pada tekanan konstan (tekanan atmosfer) bagi proses reaksi kimia lebih penting daripada volume konstan. Sifat materi yang dapat dikur secara kuantitatif. Kerja dan pindah panas dapat diukur dan dihitung, namun kedua hal tersebut bukan properti. Tekanan sebagai fungsi volume spesifik dan suhu, atau p = p(v,T), dan seterusnya. Properti yang umum digunakan untuk menyatakan status suatu sistem sederhana (zat murni yang hanya terdiri atas satu komponen) adalah tekanan (p; satuan Pa), volume spesifik (v; satuan m3/kg), suhu (T; satuan K), energi dalam spesifik (u; satuan kJ/kg), entalpi spesifik (h; satuan kJ/kg), dan entropi spesifik (s; satuan kJ/kg). Untuk sistem yang terdiri atas lebih dari satu zat yang tidak saling bersenyawa, penentuan nilai properti tersebut dapat dilakukan jika komposisi masing-masing zat di dalam sistem diketahui. (Tambunan, 2007)

           Kapasitas panas (c) adalah ekstensif yang sering dinyatakan dalam per satuan massa sehingga disebut sebagai kapasitas panas jenis. Kapasitas panas jenis didefinisikan sebagai perubahan kandungan panas yang terjadi sebagai akibat perubahan suhu pada satu satuan massa zat tertentu. Kapasitas panas jenis dapat berupa kapasitas panas jenis pada volume tetap (cv) dan pada tekanan tetap (cp), sesuai dengan kondisi yang ditetapkan. cv dituliskan dalam persamaan:

Hubungan antara kapasitas panas jenis suatu gas ideal pada tekanan tetap dengan pada volume tetap dapat ditentukan jika u, h, dan pV dinyatakan sebagai fungsi T. Bentuk diferensial persamaan terhadap suhu ada Untuk gas ideal, berdasarkan percobaan joule diperoleh     C_p – C_{v =} nR

Perbandingan kapasitas panas pada tekanan tetap terhadap kapasitas panas pada volume tetap (cp/cv) sering sangat bermanfaat untuk analisis sistem pendinginan. Untuk gas ideal nilai rasio kapasitas panas tersebut adalah:Fasa suatu zat dapat diketahui berdasarkan dua sifat yang berbeda. Jika nilai salah satu properti berubah maka dikatakan zat tersebut mengalami proses. Sifat yang umum dipakai adalah tekanan, suhu, dan volume.

Kalor-kalor pembakaran senyawa oganik lazim dilakukan denagn menggunakan kalorimeter bom. Dalam alat ini, reaksi dilakukan dalam suatu sistem yang tertutup atau terisolasi dan proses terjadi pada voleme konstan. Perubahan kalor yang diukur sama denagn energi dalam

Perubahan kalor dalam suatu proses tekanan konstan sebagai perubahan entalpi, ∆H.

Kalor pembentukan atom gas, dalam kJ/ mol, pada 250
Atom	∆Hfo
H	218.0
N	472.6
O	249.2
F	78.5
CL	121.3
Br	111.9
I	106.8
B	571.1
C	716.7
S	277.4
Harga-harga dihitug dari data dalam handbook of chemistry and physics, R.C Weast,Weast, Ed,CRC Press Inc,1979

harga ∆H yang diingikan dihubungkan dengan ∆E, secara matematis :

∆H= ∆E + ∆_nRT

∆_n ialah jumlah mol produk-produk yang berbentuk gas minus jumlah mol pereaksi yang berbentuk gas, seperti dinyatakan pada persamaan berimbang untuk reaksi. Selisih antara ∆H dan ∆E kecil untuk kebanyakan reaksi pada temperature biasa. Hanya bila ∆_n atau T besar , selisih itu akan bermakna.

Penentuan Kalor reaksi dalam reaksi kimia menggunakan kalorimetri. Kalorimetri reaksi merujuk pada penentuan kalor reaksi apa saja selain reaksi pembakaran. Metoda ini digunakan denagn senyawa anorganik dan larutannya.

Dalam subuah kalorimetri jenis, reaksi berlangsung dalam bilik reaksi yang dibenamkan dalam air yang kuantitasnya diketahui dengan penimbangan, dalam suatu bejanayang erisolasi. Satu cara untuk mengawali reaksi dalam bilik tyang tertutup rapat ini adalah memanasi suatu kumparan kawat yang tidak bereaks, denagn mengalirkan kelistrikan. Jika reaksi itu diduga bersifat sanagnt eksoterm bilik dibuat dari baja agar tahan terhadap tekanan yang dihasilkan oleh gas-gas panas yang ada.

Banyaknya kalor yang dibebaskan ataupun diserap diperoleh denagn menaruh suatu kuantitas yang ditimbang dari pereaksi dalam wadah, membiarkan reaksi berlangsung.dari bobot bahan-bahan yang terlibat (air, hasil reaksi, dan kalorimeter), perubahan temperaturnya, kapasitas kalor gas, maka banyaknya perubahan kalor selama reaksi dapat dihitung.

Read More

kapasitas kalor gas

Pengertian Kapasitas Kalor Gas

Kapasitas kalor C suatu zat menyatakan "banyaknya kalor Q yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat sebesar 1 kelvin". Pernyataan ini dapat dituliskan secara matematis sebagai

C = Q/ΔT atau Q = CΔT\

keterangan:

C= Kapasitas Kalor

Q = Qalor

∆T = Kenaikan Suhu

Kapasitas gas kalor adalah kalor yang diberikan kepada gas untuk menaikan suhunya dapat dilakukan pada tekanan tetap (proses isobarik) atau volum tetap (proses isokhorik). Karena itu, ada dua jenis kapasitas gas kalor yaitu:

1. Kapasitas kalor gas pada tekanan tetap

2. Kapasitas kalor pada volum tetap.

Uraikan Konsep Kapasitas kalor Gas

Kapasitas kalor gas diperoleh dari fungsi empirik temperatur, dan biasanya dalam bentuk yang sama. Kapasitas kalor gas sangat dipengaruhi oleh tekanan, namun pengaruh tekanan pada sifat termodinamika tidak digunakan dalam. Karena gas pada tekanan rendah biasanya mendekati ideal, kapasitas kalor gas ideal bisa digunakan untuk hampir semua perhitungan gas real pada tekanan atmosfir.
1. kapasitas kalor gas pada tekanan tetap (C_p)

Kapasitas kalor gas adalah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu suatu zat satu Kelvin pada tekanan tetap. tekanan system dijaga selalu konstan. Karena yang konstan adalah tekanan, maka perubahan energi dalam, kalor, dan kerja pada proses ini tidak ada yang bernilai nol.

Maka secara matematis :

Cp = Q/ΔT = ((5/2PΔV)/(ΔT)) = ((5/2nRΔV)/(ΔT)

Cp = 5/2nR
2. Kapasitas kalor gas pada volum tetap (C_v)

Kapasitas kalor pada volum tetap artinya kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu suatu zat satu kelvin pada volum tetap. Artinya kalor yang diberikan dijaga selalu konstan.

 Karena volume system selalu konstan, maka system tidak bisa melakukan kerja pada lingkungan. Demikian juga sebaliknya, lingkungan tidak bisa melakukan kerja pada system. Jadi kalor yang ditambahkan pada system digunakan untuk menaikan energi dalam sistem.

Maka secara matematis :

Cv = Q/ΔT = (3/2nRΔT)/ΔT

Cv = 3/2nR

Berdasarkan persamaan di atas dapat diperoleh bahwa:

Cp – Cv = 5/2nR – 3/2nR

Cp – Cv = nR

Kapasitas yang diperoleh pada persamaan tersebut adalah untuk gas monoatomik. Sedangkan untuk gas diatomik dan poliatomik tergantung pada derajat kebebasan gas. Dapat digunakan pembagian suhu sebagai berikut:

• Pada suhu rendah (± 250 K): Cv = 3/2nR dan Cp = 5/2nR
• Pada suhu sedang (± 500 K): Cv = 5/2nR dan Cp = 7/2nR
• Pada suhu tinggi (± 1000 K): Cv = 7/2nR dan Cp = 9/2nR

Oleh karena itu, konstanta Laplace γ dapat dihitung secara teoretis sesuai persamaan sebagai berikut:

• Gas monoatomik: γ = Cp/Cv = ((5/2nR)/(3/2nR)) = 5/3 = 1,67
• Gas diatomik pada suhu kamar: γ = Cp/Cv = ((7/2nR)/(5/2nR)) = 7/5 = 1,4

Dengan memasukan nilai Q_p danQ_c sertqa W diperoleh :

C _p∆T – C_v∆T = _p∆V

(C _p – C_v ) = _p∆V

C _p – C_v= _p∆V / ∆T

Akhirnya kita mendapatkan rumus lengkap usaha yang dilakukan oleh gas seperti dibawah ini :

· W = p∆V = p (V₂- V₁)

· W = nR∆V = nR(T₂- T₁)

· W = Q_p - Q_{v =} (C_p – Cv)∆T

Read More

Sistem Kerja Mesin Pendingin (AC)

       Bagaimana cara kerja mesin pendingin AC? sehingga mampu memberikan efek pendingin dalam ruangan Anda? AC alias Air Conditioner alias Pengkondision Udara merupakan seperangkat alat yang mampu mengkondisikan ruangan yang kita inginkan, terutama mengkondisikan ruangan menjadi lebih rendah suhunya dibanding suhu lingkungan sekitarnya. 

Seperangkat alat tersebut diantaranya:

• kompresor, 
• kondensor, 
• orifice tube,
•  evaporator, 
• katup ekspansi, dan
•  evaporator 

Kompresor :

Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.

Kondensor :

Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi. Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.

Orifice Tube :

di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang juga katup ekspansi.

Katup ekspansi :

Katup ekspansi, merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin

Evaporator/pendingin :

refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.

Jadi, cara kerja sistem AC dapat diuraikan sebagai berkut :

                           (Gambar : siklus sistem kerja AC)

      Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser.

Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan.

        Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-pipa evaporator.

Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian

rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi sangat turun.

     Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser.

Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang akan didinginkan.

         Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan maka entalpi, substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan.

Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan.

Perlu diketahui :

       Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon yang mengalir dalam sistem, menjadi cairan dan melepaskan panas saat dipompa (diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area: sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada jendela luar. Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostat mengontrol motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.

Ulasan:

·         Entalphi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja.

·         Fluorocarbon adalah senyawa organik yang mengandung 1 atau lebih atom Fluorine. Lebih dari 100 fluorocarbon yang telah ditemukan. Kelompok Freon dari fluorocarbon terdiri dari Freon-11 (CCl3F) yang digunakan sebagai bahan aerosol, dan Freon-12 (CCl2F2), umumnya digunakan sebagai bahan refrigerant. Saat ini, freon dianggap sebagai salah satu penyebab lapisan Ozon Bumi menajdi lubang dan menyebabkan sinar UV masuk. Walaupun, hal tersebut belum terbukti sepenuhnya, produksi fluorocarbon mulai dikurangi.

·         Thermostat pada AC beroperasi dengan menggunakan lempeng bimetal yang peka terhadap perubahan suhu ruangan. Lempeng ini terbuat dari 2 metal yang memiliki koefisien pemuaian yang berbeda. Ketika temperatur naik, metal terluar memuai lebih dahulu, sehingga lempeng membengkok dan akhirnya menyentuh sirkuit listrik yang menyebabkan motor AC aktif/jalan.

Read More

pembangkit listrik OTEC

     OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan perbedaan suhu di laut yang dalam dan  di laut yang dangkal yang digunakan untuk menggerakan mesin (generator).  Dan generator padaOTEC memiliki prinsip “ semakin besar perbedaan suhu di antara laut yang dalam dengan laut yang dangkal maka energi listrik yang dihasilkan akan semakin besar pula.”  Perbedaan suhu anatara laut dangkan dengan laut dalam, masing masing memiliki reservoir ( reservoir laut dangkal dan reservoir laut dalam). Perbedaan suhu dari kedua reservoir ini akan menyebabkan aliran kalor yang dapat melakukan usaha.Hal ini memiliki prinsip yang sama seperti turbin uap dan mesin pembakaran,juga lemari es yang melawan aliran kalor alami dengan “menghabiskan” energi. Sama seperti energi kalor dari pembakaran bahan bakar, OTEC menggunakan perbedaan suhu oleh penyinaran matahari pada permukaan laut sebagai bahan bakarnya.

Pada teknologi konversi energy panas laut atau KEPL ,Ocean Thermal Energy Conversion, (OTEC), siklus Rankine digunakan untuk menarik arus-arus energy termal yang memiliki sekurang-kurangnya selisih suhu sebesar 20^o C. Pada saat ini terdapat dua siklus dayaalternatif yang dikembangkan, yaitu siklus Claude terbuka dan siklus tertutup.

          Siklus terbuka dengan mendidihkan air laut yang beroperasi pada tekanan rendah, menghasilkan uap air panas yang melewati turbin penggerak/generator. 

        Siklus tertutup menggunakan panas permukaan laut untuk menguapkan fluida penggerak dengan Amonia dan Freon. Uap panas menggerakkan turbin, kemudian turbin bekerja menghidupkangenerator untuk menghasilkan listrik. Prosesnya, air laut yang hangat dipompa melewati tempat pengubah dimana fluida pemanas tekanan rendah diuapkan hingga menjalankan turbo-generator. Air dingin dari dalam laut dipompa melewati pengubah kedua menguap menjadi cair kemudian dialiri kembali dalam system.

       Dalam siklus Claude terbuka, air laut digunakan sebagai  medium kerja maupun sebagai sumber energy. Air hangat yang berasal dari permukaan laut diuapkan dalam suatu alat penguap (flash evaporator) dan menghasilkan uap air dengan tekanan yang sangat rendah, lk 0,02 hingga 0,03 bar dan suhu kira-kira 20^o C. uap itu memutar sebuah turbin uap yang merupakan penggerak mula bagi generator yang menghasilkan energy listrik.

         Karena tekanan uap itu rendah sekali maka ukuran-ukuran turbin menjadi sangat besar. Setelah melewati turbin, uap yang sudah dimanfaatkan dialirkan ke sebuah kondensor yang menghasilkan air tawar. Kondensor didinginkan oleh air laut yang berasal dari lapisan bawah permukaan laut. Dengan demikian, metode dengan siklus Claude ini menghasilkanenergy listrik maupun air tawar. Masalah dengan  metode ini adalah bahwa ukuran-ukuran turbin menjadi sangat besar oleh karena tekanan uap yang begitu rendah. Sebagai contoh, sebuah modul sebesar 10 MW yang terdiri atas penguap, turbin dan kondensor, akan memerlukan ukuran garis tengah dan panjang 100 meter.

        Dalam kaitan ini maka metode kedua, yaitu dengan siklus tertutup, merupakan pilihan yang pada saat ini lebih disukai dan digunakan banyak proyek percobaan. Seperti yang terlihat pada gambar 2, air permukaan yang hangat dipompa ke sebuah penukar panas atauevaporator, dimana energy panas dilepaskan kepada suatu medium kerja, misalnya ammonia. Ammonia cair itu akan berubah menjadi gas dengan tekanan kira-kira 8,7 bar dan suhu lk 21 C. Turbin berputar menggerakkan generator listrik yang menghasilkan energylistrik. Gas ammonia akan meninggalkan turbin pada tekanan kira-kira 5,1 bar dan suhu lk 11^o C dan kemudian dibawa ke kondensor. Pendinginan pada kondensor mengakibatkan gas ammonia itu kembali menjadi bentuk benda cair. Perbedaan suhu dalam rangkaian perputaran ammonia adalah 10^o C sehingga rendemen Carnot akan menjadi:

      Rendemen ini merupakan efisiensi termodinamika yang baik sekali, namun di dalam praktek rendemen yang sebenarnya akan terjadi lebih rendah, yaitu sekitar 2-2,5 %. Pada rancangan-rancangan terkini suatu arus air sebesar 3-5 m³/s baik pada sisi air hangat maupun pada sisi air dingin, diperlukan untuk menghasilkan daya sebesar 1 MW padagenerator. Selain ammonia (NH₃), juga Freon R-22 (CHClF₂) dan Propan (C₃H₆) memiliki titik didih yang sangat rendah, yaitu antara -30^o C sampai dengan 50^o C pada tekanan atmosfer dan kurang lebih 30^o C pada tekanan antara 10 dan 12,5 Kg/cm². Gas-gas inilah yang prospektif untuk dimanfaatkan sebagai medium kerja pada konversi energy panas laut.

Read More