TERMODINAMIKA

Aplikasi Termodinamika Part 1

1.   Termometer bimetal mekanik

Termometer Bimetal Mekanik adalah sebuah termometer yang terbuat dari dau buah kepingan logam yang memiliki koefisien muai berbeda yang dikeling (dipelat) menjadi satu. Kata bimetal sendiri memiliki arti yaitu bi berarti dua sedangkan kata metal berarti logam, sehingga bimetal berarti "dua logam".

Cara Kerja

Keping Bimetal sengaja dibuat memiliki dua buah keping logam karena kepingan ini dapat melengkung jika terjadi perubahan suhu. Prinsipnya, apabila suhu berubah menjadi tinggi, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keoefisien muainya lebih rendah, sedangkan jika suhu menjadi rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keofisien muainya lebih tinggi. Logam dengan koefisien muai lebih besar (tinggi) akan lebih cepat memanjang sehingga kepingan akan membengkok (melengkung) sebab logam yang satunya lagi tidak ikut memanjang. Biasanya keping bimetal ini terbuat dari logam yang koefisien muainya jauh berbeda, seperti besi dan tembaga.

Pada termometer, keping bimetal dapat difungsikan sebagai penunjuk arah karena jika kepingan menerima rangsanag berupa suhu, maka keping akan langsung melengkung karena pemuaian panjang pada logam.

Aplikasi

Selain digunakan sebagai termometer, keping bimetal juga digunakan pada lampu sein mobil, termostat, setrika, dan lain lain.

2. Pemanas Air Wika Solar Water Heater Wika

Cara Kerja Pemanas Air Wika

Komponen utama Pemanas Air Wika terdiri dari panel kolektor dan tangki yang dihubungkan dengan dua pipa assesories. Panel kolektor pada WIKA solar water heater dilengkapi dengan penutup kaca berfungsi sebagai penangkap panas sinar matahari yang didalamnya tersusun rangkaian pipa tembaga sebagai jalur air yang dibalut sirip absorber.

Sedangkan tangki WIKA solar water heater berfungsi sebagai "Thermos" (tempat penyimpanan air berinsulasi) yang mampu menahan penurunan panas secara minimal. Pada saat matahari bersinar, panel kolektor menangkap sinar matahari dan secara mekanis mengalirkan panas dari sirip absorber ke pipa-pipa tembaga yang berisi air, sehingga suhu air didalamnya perlahan meningkat.

Panel solar Pemanas Air Wika berpedoman pada prinsip alamiah air "Thermosiphon". Thermosiphon ialah prinsip pasif perpindahan panas dengan memanfaatkan proses alamiah konveksi air. Pada prakteknya, prinsip ini dimulai dari air yang berada pada panel kolektor mengalami pemanasan (4) dan akan bergerak ke sisi atas dan masuk ke dalam tangki (3). Pada saat bersamaan, air di dalam tangki yang bersuhu rendah terdorong turun ke dalam panel kolektor (5). Pergerakan perputaran air ini bergerak berkesinambungan sehingga terjadi sirkulasi air secara mekanis yang mengakumulasi peningkatan suhu air didalam tangki. Pergerakan perpindahan antara air bersuhu tinggi digantikan air bersuhu rendah dapat bergerak mekanis tanpa bantuan tambahan pompa.

3.  EKG, MURAH DAN EFISIEN

Biaya Monitoring kerja jantung yang cukup mahal,kini dapat diatasi dengan adanya EKG kreasi mahasiswa Fisika ITS.

         EKG mungkin sudah sering kita dengar, tapi banyak masyarakat awam belum mengetahui pemanfaatannya. Sebenarnya, EKG (Elektro Kardiograf) merupakan perangkat medis yang digunakan untuk memonitor atau memeriksa kerja jantung seseorang normal atau tidak. Dan hasil dari pemeriksaan cara ini biasanya disebut Elektro Kardiogram yang berbentuk grafik.

Dan untuk diketahui, kerja jantung sangat penting dan labil, tergantung kondisi seseorang dan obat-obatan yang dikonsumsinya. Maka, bagi seorang dokter sebelum melakukan tindakan lebih lanjut, untuk menentukan apakah kondisi kerja jantung pasien normal atau tidak.Salah satunya, dengan mendeteksi menggunakan EKG. Kalau hanya sekedar memberikan obat-obatan dari luar dikuatirkan biasa berefek negatif pada kerja jantung seseorang.

Kondisi inilah, yang membuat mahalnya biaya pemeriksaan dengan EKG. Disamping itu, harga EKG sendiri yang cukup tinggi sekitar 12-50 juta. Alasan alasan itulah, yang kemudian menginspirasi Taufik Hidayat, mahasiswa Fisika angkatan `96 untuk membuat EKG yang lebih murah dan efisien, tetapi tidak menghilangkan aspek akurasi hasil. "Alat ini memang tidak selengkap EKG yang ada dirumah sakit,tetapi cukup representatif dan akurat" jelas Taufik yang sekarang menjadi dosen PIKMI ini.  

Bagaimana prinsip kerjanya? Tubuh manusia memiliki potensial listrik, denyut jantung manusia dapat teramati dengan adanya perubahan potensial listrik tersebut. Sensor ditempatkan pada lengan tangan dan kaki, karena ditempat tersebut pulsa potensial denyut dapat menggambarkan kerja jantung mendekati sebenarnya. Pulsa denyut analog akan dirubah ke pulsa listrik dengan rangkaian ADC dan kemudian data-data tersebut akan diolah dengan prosesor yang ada di PC. "Pada prinsipnya, ini hanya mendeteksi perubahan denyut jantung yang kemudian diubah menjadi data digital," jelasnya.

Dengan prinsip sederhana itu, perangkat EKG buatan Taufik ini relatif lebih murah dan efisiensi. Oleh karenanya, perangkat ini sedang dikembangkan dalam bentuk portable, dengan menggunakan mikrokontroller sebagai pengganti prosesor di PC. "Kami sekarang, mencoba membuat yang portable," tambahnya.

Sejalan dengan bermanfaatnya perangkat ini bagi masyarakat. DIRJEN DIKTI memberikan dana hibah dalam program Karya Alternatif Mahasiswa (KAM) periode terakhir untuk tahun ini. "Dana ini,akan digunakan untuk pengembangan alat menjadi portable dan penambahan beberapa fungsi lagi" ujar Amar Vijay selaku koordinator pengembangan perangkat ini.

Menurut rencananya, alat ini juga akan dilengkapi dengan alat ukur suhu tubuh digital dan pengukur tekanan darah yang portable sehingga cocok untuk digunakan oleh para dokter yang mobilitasnya tinggi dan klinik-klinik kecil. Sedangkan untuk yang berbasis pada komputer PC mempunyai keunggulan dapat menyimpan data dari pasien didalamnya. "Kedua perangkat yang portable maupun PC ini, hasil grafiknya yang mengerti hanya paramedic saja".

4.  Barograph

Barograph adalah istilah lain untuk barometer yang dapat merekam sendiri hasil pengukurannya. Barograph umumnya menggunakan prinsip Barometer Aneroid, dengan menghubungkan beberapa kapsul/ cell aneroid dengan sebuah pena untuk membuat track pada kerta pias yang diletakkan pada tabung yang berputar 24 jam per rotasi. Pada pias terdapat garis-garis tegak menunjukkan waktu dan garis mendatar menunjukkan tekanan udara.Tingkat keakuratan dari barograph, salah satunya ditentukan oleh jumlah kapsul/ cell aneroid yang digunakan. Semakin banyak kapsul aneroid yang digunakan maka semakin peka barograph tersebut terhadap perubahan tekanan udara.

Contoh Fisik Barograph Tipe Aneroid Bagian Dasar Barograph

5.   Alat Pengukur Tekanan Udara

Tekanan udara adalah gaya berat/ gaya tekan udara pada suatu luasan tertentu. Persamaan fisis untuk mengetahui tekanan udara adalah :

Perhitungan dilakukan dengan metode pipa U, dimana tekanan pada pipa A akan sama dengan tekanan di pipa B, sehingga bila kolom udara pada salah satu kolom difakumkan dan massa fluida (m) serta konstanta grafitasi (g) diketahui maka tekanan pada pipa terbuka (identik dengan tekanan udara lingkungan) akan diketahui.

6.   Altimeter

Altimeter adalah alat untuk mengetahui ketinggian suatu tempat terhadap MSL (mean sea level= 1013,25 mb = 0 mdpl). Altimeter sebenarnya adalah barometer aneroid yang skala penunjukkannya telah dikonversi terhadap ketinggian. Sebagaimana kita ketahui bahwa 1 mb sebanding dengan 30 feet  (9 meter) atau dapat dicari dengan pendekatan rumus:

7.  Kalibrator Barometer

Alat yang sering digunakan untuk mengkalibrasikan sebuah barometer/ barograph adalah Vacuum Chamber. Alat ini sebenarnya adalah sebuah tabung tertutup dengan tingkat hampa udara yang dapat diatur (udara didalam tabung dikeluarkan secara perlahan dengan pompa penghisap udara). Barometer standar dan barometer/ barograph yang dikalibrasi harus diletakan dalam tabung secara bersamaan, kemudian dibandingkan penunjukannya untuk mendapatkan nilai koreksi (seiring dengan pengaturan tekanan udara).

8.   Alat Pengukur Suhu Udara

Suhu (temperatur) adalah suatu besaran panas yang dirasakan oleh manusia. Satuan suhu yang biasa digunakan di Indonesia adalah derajat celcius (0C). Mengingat pentingnya faktor suhu terhadap kehidupan dan aktifitas manusia menyebabkan pengamatan suhu udara yang dilakukan oleh stasiun meteorologi dan klimatologi memiliki beberapa kriteria diantaranya:

• Suhu udara permukaan (suhu udara aktual, rata-rata, maksimum dan minimum).
• Suhu udara di beberapa ketinggian/ lapisan atmosfer (hingga ketinggian ± 35 Km).
• Suhu tanah di beberapa kedalaman tanah (hingga kedalaman 1 m).
• Suhu permukaan air dan suhu permukaan laut.

9.   Thermograph

Alat ini mencatat otomatis temperatur sebagai fungsi waktu. Thermograph ini adalah logam panjang yang terdiri dari 2 bagian, kuningan dan invar. Bentuk bimetal merupakan spiral. Terpasang pada sumbu horizontal dan diluar kotak Thermograph. Satu ujung bimetal dipasang pada kotak dengan sekrup penyetel halus, sehingga letak pena dapat diatur.

Ujung lain dihubungkan ketangkai pena melalui sumbu horizontal sehingga dapat menimbulkan track/ rekaman pada kertas pias yang berputar 24 jam per rotasi. Jika temperatur naik, ujung bimetal menggerakkan tangkai pena keatas, dan sebaliknya. Sebelum dipakai, thermograph harus dikalibrasi terlebih dahulu. Alat ini harus ditempatkan dalam sangkar apabila dipakai untuk mengukur atmospher.

PSYCHROMETER PUTAR (WHIRLING) Disebut juga sebagai Psychrometer Sling/ Whirling. Alat ini terdiri dari 2 Thermometer yang dipasang pada kerangka yang dapat diputar melalui sumbu yang tegak lurus pada panjangnya. Sebelum pemutaran bola basah dibasahi dengan air murni.

Psychrometer diputar cepat-cepat (3 putaran/ detik). Selama + 2 menit, dihentikan dan dibaca cepat-cepat. Kemudian diputar lagi, dihentikan dan dibaca seterusnya sampai diperoleh 3 data. Data yang diambil adalah suhu bola basah terendah. Jika ada 2 suhu bola basah terendah yang diambil suhu bola kering.

1. Keuntungan : bentuknya yang portable dan kemurahan harganya dibandingkan dengan Psychrometer Assmann.
2. Kerugian :

a.      Karena harus diputar diluar sangkar, kedua Thermometernya dipengaruhi radiasi dan dari badan si pengamat.

b.      Waktu hujan tetesan air hujan bias melekat sehingga merendahkan pembacaan.

c.      Kecepatan udara (ventilasi) mungkin terlalu kecil.

10. Pengukur Sinar Matahari Jenis Campble Stokes 

Lamanya penyinaran sinar matahari dicatat dengan jalan memusatkan (memfokuskan) sinar matahari melalui bola gelas hingga fokus sinar matahari tersebut tepat mengenai pias yang khusus dibuat untuk alat ini dan meninggalkan pada jejak pias.

Dipergunakannya bola gelas dimaksudkan agar alat tersebut dapat dipergunakan untuk memfokuskan sinar matahari secara terus menerus tanpa terpengaruh oleh posisi matahari. Pias ditempatkan pada kerangka cekung yang konsentrik dengan bola gelas dan sinar yang difokuskan tepat mengenai pias. Jika matahari bersinar sepanjang hari dan mengenai alat ini, maka akan diperoleh jejak pias terbakar yang tak terputus. Tetapi jika matahari bersinar terputus-putus, maka jejak dipiaspun akan terputus-putus. Dengan menjumlahkan waktu dari bagian-bagian terbakar yang terputus-putus akan diperoleh lamanya penyinaran matahari.

11.Solarimeter dan Pyranometer

Digunakan untuk mengukur radaiasi matahari total. Untuk memperoleh data intensitas matahari secara kontinue, Solarimeter dihubungkan ke sebuah alat pencatat yang dinamakan Chart Recorder yang mempunyai sifat Self Balancing Potentiometric yaitu suatu recorder yang bekerjanya berdasarkan keseimbangan antara signal (tenaga listrik yang masuk berasal dari Solarimeter dengan tenaga listrik dari power supply. Gerakan dan kedudukan pena ditentukan oleh keseimbangan kedua unsur tersebut.

Dengan demikian recorder ini memerlukan tenaga listrik yang diperlukan selain untuk keseimbangan juga untuk menggerakkan pias (Chart) dan jam. Recorder ini sangat peka terutama ketika sedang beroperasi, sedapat mungkin dihindarkan terhadap getaran-getaran yang dapat mengganggu keseimbangan.

Sumber : www.wikipedia.com