DAYA, USAHA, ENERGI SPESIFIK DAN SIKLUS TERMAL

 

Disusun Oleh : @Z04-ZAHRA

 

ABSTRAK

Dalam berkembangnya IPTEK, kebutuhan manusia akan energi semakin meningkat, sementara persediaan energi yang ada hanya terbatas. Energi merupakan besaran kapasitas atau kemampuan untuk melakukan kerja/usaha, yang dapat berbentuk energi potensial, kinetik, termal, kimia, nuklir, dll. Proses perpindahan energi dapat terjadi melalui dua cara, yaitu berupa panas maupun kerja. Energi spesifik adalah energi per unit massa, sedangkan siklus termal merupakan proses konversi energi termal menjadi kerja mekanik. Siklus termal dapat ditemukan dalam berbagai sistem, seperti siklus pembangkit daya, siklus turbin uap, dan siklus Rankine. Dalam rangka pengembangan kawasan energi mandiri, Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif yang potensial. Analisis termodinamika diperlukan untuk mengoptimalkan sistem konversi energi, seperti pada pembangkit listrik tenaga uap, dengan tujuan mengetahui kerugian/ireversibilitas pada sistem termal dan meningkatkan efisiensi pembangkit.

Kata Kunci : Daya, Usaha, Energi Spesifik dan Siklus Termal

 

ABSTACT

In the development of science and technology, human needs for energy are increasing, while existing energy supplies are only limited. Energy is the amount of capacity or ability to do work/effort, which can be in the form of potential, kinetic, thermal, chemical, nuclear energy, etc. The energy transfer process can occur in two ways, namely in the form of heat and work. Specific energy is energy per unit mass, while the thermal cycle is the process of converting thermal energy into mechanical work. Thermal cycles can be found in various systems, such as power generation cycles, steam turbine cycles, and Rankine cycles. In the context of developing an independent energy area, Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) can be used as a potential alternative energy source. Thermodynamic analysis is needed to optimize energy conversion systems, such as in steam power plants, with the aim of determining losses/irreversibility in the thermal system and increasing plant efficiency.

Keywords: Power, Work, Specific Energy and Thermal Cycle

 

PENDAHULUAN

Keberlanjutan dan efisiensi penggunaan energi menjadi tantangan krusial bagi masyarakat global. Salah satu aspek penting dalam memahami dinamika energi adalah konsep daya, yang merupakan laju perubahan energi terhadap waktu. Daya menjadi faktor kunci dalam mengukur seberapa cepat energi digunakan atau dihasilkan dalam berbagai proses. Sementara itu, usaha, yang merupakan integral dari daya terhadap waktu, memberikan gambaran lebih rinci tentang total energi yang digunakan atau dihasilkan dalam suatu sistem.

Selain daya dan usaha, energi spesifik juga menjadi bagian penting dari pemahaman kita tentang sumber daya dan proses energi. Energi spesifik mengacu pada jumlah energi yang diperlukan atau dihasilkan oleh satu unit massa atau volume. Memahami energi spesifik membantu kita mengidentifikasi dan memilih sumber daya yang paling efisien dan ramah lingkungan. Sementara itu, siklus terma menjadi landasan bagi banyak sistem energi, memandang energi sebagai suatu yang dapat berpindah dan diubah bentuknya, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi hubungan yang kompleks antara daya, usaha, energi spesifik, dan siklus terma, serta implikasinya terhadap pemahaman dan pengelolaan sumber daya energi di masa depan.

 

PEMBAHASAN

Daya dan Usaha:

Daya, yang merupakan turunan dari energi terhadap waktu, memainkan peran kunci dalam mengukur seberapa cepat energi digunakan atau dihasilkan dalam suatu sistem. Pentingnya konsep daya dapat dilihat dalam berbagai aplikasinya, seperti dalam industri, transportasi, dan teknologi. Dalam hal ini, daya sering menjadi indikator efisiensi suatu proses atau perangkat. Usaha, yang merupakan integral dari daya terhadap waktu, memberikan pemahaman lebih mendalam tentang total energi yang digunakan atau dihasilkan dalam suatu sistem. Dalam konteks ini, usaha dapat dianggap sebagai "pekerjaan" yang dilakukan oleh energi dalam suatu proses tertentu. Dengan memahami hubungan antara daya dan usaha, kita dapat mengidentifikasi area di mana efisiensi energi dapat ditingkatkan, memberikan kontribusi positif terhadap keberlanjutan dan efisiensi penggunaan energi secara keseluruhan.

Energi Spesifik dan Siklus Termal:

Energi spesifik adalah parameter kunci dalam menilai efisiensi energi dalam berbagai proses dan teknologi. Dengan mengukur jumlah energi yang diperlukan atau dihasilkan per unit massa atau volume, kita dapat mengevaluasi performa relatif dari berbagai sumber daya dan teknologi energi. Pemahaman tentang energi spesifik memainkan peran krusial dalam pengambilan keputusan terkait pemilihan sumber daya dan pengembangan teknologi energi baru. Selanjutnya, siklus terma menjadi dasar bagi banyak sistem energi, mewakili pergerakan dan transformasi energi dalam suatu sistem tertentu. Dengan memahami siklus terma, kita dapat merancang system yang lebih efisien dan ramah lingkungan, meminimalkan kerugian energi yang tidak perlu dan meningkatkan penggunaan sumber daya secara berkelanjutan. Keseluruhan, hubungan yang rumit antara daya, usaha, energi spesifik, dan siklus terma menciptakan landasan untuk pengelolaan dan inovasi energi yang berkelanjutan.

Cara Menghitung Daya, Usaha, dan Energi Spesifik:

·       Rumus Daya (P): Daya dihitung sebagai rasio usaha (W) yang dilakukan atau diterima dalam suatu periode waktu tertentu (Δt):

P =

·       Rumus Usaha (W): Usaha dapat dihitung sebagai hasil kali antara daya (P) dan waktu (Δt):

W = P×Δt

·       Rumus Energi Spesifik (E_spesifik)

Energi spesifik dihitung sebagai rasio energi total (E) yang terlibat dalam suatu proses dengan massa (m) atau volume (V):

Espesifik =

Siklus Termal Dalam Hukum Pertama Termodinamika

Siklus termal adalah konsep yang mendasari banyak sistem energi dan proses alam. Salah satu teori terkait yang relevan adalah Hukum Pertama Termodinamika, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah bentuknya. Ini menciptakan dasar bagi pemahaman kita tentang bagaimana energi dapat dipindahkan dan diubah bentuknya dalam siklus terma.

Menurut Hukum Pertama Termodinamika, perubahan energi dalam siklus termal adalah jumlah dari panas yang diterima (Q) dan usaha yang dilakukan (W) :

ΔE = Q−W

 

CONTOH SOAL

1. Contoh Soal Daya (P): Sebuah mesin bekerja melakukan usaha sebesar 5000 joule dalam waktu 10 detik. Hitunglah daya mesin tersebut.

Jawaban:

P =

P =  = 500 W

 

2. Contoh Soal Usaha (W): Sebuah lampu dengan daya 60 watt menyala selama 2 jam. Berapa usaha yang dilakukan oleh lampu tersebut?

Jawaban:

W = P×Δt

W = 60W×(2jam×3600s/jam)=216000J

 

3. Contoh Soal Energi Spesifik (E_spesifik​): Sebuah baterai menyimpan energi sebesar 2000 joule dan memiliki massa 0.2 kg. Hitunglah energi spesifik baterai tersebut.

Jawaban:

Espesifik =

Espesifik =  =10000 J/kg

 

4. Contoh Soal Siklus Termal: Sebuah mesin termal menerima panas sebesar 3000 joule dan melakukan usaha sebesar 2000 joule. Tentukan perubahan energi dalam siklus tersebut.

Jawaban:

Menurut Hukum Pertama Termodinamika, perubahan energi dalam siklus termal adalah jumlah dari panas yang diterima (Q) dan usaha yang dilakukan (W):

ΔE=Q−W

ΔE=3000 J−2000 J =1000 J

Dalam siklus termal, perubahan energi sistem selalu sama dengan perubahan energi panas dikurangi usaha yang dilakukan oleh sistem.

 

PENUTUP

Pemahaman yang mendalam terhadap konsep daya, usaha, energi spesifik, dan siklus terma menjadi kunci untuk mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya energi secara berkelanjutan. Dengan memahami hubungan kompleks antara daya dan usaha, serta mempertimbangkan faktor energi spesifik dalam proses-proses energi, kita dapat merancang solusi yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Sementara itu, pemahaman akan siklus terma memberikan landasan yang kokoh untuk mengembangkan teknologi energi yang lebih canggih dan efisien. Dengan terus menjelajahi dan menerapkan konsep-konsep ini, kita dapat bergerak menuju masa depan yang lebih berkelanjutan dan menghadapi tantangan global terkait Top of Form

 

DAFTAR PUSTAKA

Joevita. KocoStar. 2023. Usaha dan Daya. https://www.kocostar.id/topik-belajar/kenali-apa-itu-usaha-dan-daya/. (Diakses Pada 27 November 2023

Uho FKIP. SlideShare. 2011. Penerapan Hukum Termodinamika. https://www.slideshare.net/tahangpette/penerapan-hukum-2-termodinamika. (Diakses Pada 27 November 2023)

Waroka Adriyan,Boedi Silvy. POLIMOD PRESS. 2020. TERMODINAMIKA TEKNIK. https://repository.polimdo.ac.id/2136/1/TERMODINAMIKA%20TEKNIK.pdf. (Diakses Pada 27 November 2023)