Energy Forms & Changes

___________________________________________________________

    Hi sobat fisika, kembali lagi nih dengan pembahasan masih berhubungan seputar hukum termodinamika dalah kehidupan sehari-hari seperti pada post sebelumnya. Kali ini kita akan membahas salah satu simulasi perubahan energi yang berjudul "Energy Forms and Changes"  dari Phet nih, nah kalian juga bisa coba menggunakan simulasi tersebut ya linknya bisa kalian klik disini↓

https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-and-changes/latest/energy-forms-and-changes_en.html

    Nah hari ini aku bakal jelasin ke kalian bagaimana penerapan hukum termodinamika 1 / 2 dalam simulasi tersebut, yuk kita lihat.

Percobaan 1

Gambar 1.1  & 1.2 Percobaan simulasi intro (Sumber: Phet.colorado.edu)

   Pada gambar diatas kita bisa amati suatu sistem untuk percobaan pertama yang terdiri dari keran yang mengalirkan air, turbin dan juga kipas / baling-baling. Lalu apa yang terjadi pada sistem tersebut ya? dan kenapa ada banyak simbol energi yang berbeda-beda? bagaimana turbin bisa bergerak dan bagaimana juga kipas dapat berputar? apa hubungan sistem terhadap energi yang ada? apakah sistem termasuk termodinamika dalam kehidupan sehari-hari? untuk lebih jelas kalian bisa langsung mendengarkan penjelasan melalui video dibawah ini ya. 

Percobaan 2

Gambar 1.3 & 1.4 Percobaan kedua (Sumber: Phet.colorado.edu)

    Dipercobaan kedua pada sistem terdiri dari pengendara sepede (cyclist), turbin, dan bolham lampu (LED). Jika kita perhatikan pada gambar 1.3 selain energi kinetik yang dihasilkan karena mengayunkan sepeda ternyata dari tubuh pengendara sepeda juga dihasilkan energi thermal / kalor, mengapa demikian? lalu ketika energi kimia dalam tubuh pengendara habis dia tidak mampu mengayun sepeda kembali akibatnya turbin tidak berputar, dan muncul pilihan 'Feed Me' apa yang terjadi pada sistem? untuk penjelasannya silahkan kalian tonton video di bawah ini ya !

Percobaan 3 

Gambar 1.4 & 1.5 (Sumber : Phet.colorado.edu)

    Pada percobaan ketiga ini digunakan beberapa komponen seperti energi dari matahari, panel surya, dan lampu (LED). Berbeda dari percobaan pertama dan kedua, pada simulasi percobaan ketiga terdapat pilihan menambahkan awan pada matahari, sebenarnya apa fungsinya? dan apakah awan mempengaruhi energi matahari yang diterima panel surya? selain itu energi apa saja yang dihasilkan oleh lampu pada percobaan ketiga ini? mari kita lihat vidio pembahasannya berikut ini.

Contoh Soal

Dari percobaan pertama kita dapat membuat contoh soal, sebagai berikut ini.

1. Suatu baling-baling (Turbine) digerakan dengan energi listrik yang dihasilkan oleh generator turbin yang digerakan oleh aliran air (turbin sederhana). Jika suhu mesin tersebut adalah 15 derajat celcius dan saat beroperasi sistem menyerap sejumlah kalor sehingga suhu meningkat hingga 27 derajat celcius. Pertanyaannya:

a. Berapa nilai efisiensi mesin tersebut ?

b. Berapa besar dari usaha (W) yang dihasilkan mesin jika besar kalornya 1500joule?

Pembahasan !

a. Diketahui : 

• T₁ / T_H = 27°c = 27 + 273 = 300 K
• T₂ / T_L = 15°C = 15 + 273 = 288 K

Ditanya : 

Nilai efisiensi mesin ?

Jawab:

Karena suhu yang diketahui disoal masih dalam satuan celcius maka kita harus mengubahnya dahulu ke dalam satuan Kelvin, karena dalam termodinamika perhitungan suhu dalam satuan Kelvin. jadi untuk mencari efisiensi mesin tersebut kita dapat menggunakan rumus efisiensi mesin Carnot yaitu dengan menggunakan rumus :

Maka efisiensi dari mesin tersebut adalah :

Jadi efisiensi mesin tersebut adalah 4%

b. Diketahui : 

• η = 4% (0.04)
• Q1 = 1500Joule

Ditanya : 

Usaha yang dilakukan oleh mesin (W) ?

Jawab :

Karena pada bagian a sudah diperoleh efisiensi mesin tersebut adalah 0.04 maka kita dapat mendapatkan besar usaha yang dilakukan mesin dengan menggunakan rumus berikut:

η = w / Q1 

Pada soal diketahui bahwa kalor yang diserap pada suhu tinggi 27 derajat celcius adalah sebesar 1500 Joule, hal ini membuktikan bahwa 1500 Joule tersebut merupakan Q1, karena Q1 merupakan besar kalor yang diambil pada suhu tinggi.

Baca : https://laoraxfisika.blogspot.com/2021/01/termodinamika.html

Maka usaha pada mesin tersebut adalah :

Jadi besar usaha (W) yang dikerjakan oleh mesin baling-baling tersebut adalah sebesar 60 Joule.

    Demikian penjelasan mengenai tiga percobaan melalui media Phet, semoga apa yang dijelaskan dapat dimengerti dan menambahkan pengetahuan kalian mengenai termodinamika dan penerapannya di dalam kehidupan sehari-hari. Sampai jumpa di lain kesempatan.✋💟