Perpindahan kalor sangat banyak penerapannya dalam
kehidupan kita sehari-hari. Mulai dari yang paling sederhana seperti penggunaan
setrika, pemanas air, rice cooker dan
kulkas dalam rumah tangga, sampai kepada hal-hal yang lebih kompleks seperti
perancangan ketel uap (boiler) di
pabrik-pabrik. Bahkan, salah satu penyebab kehidupan di bumi ini masih ada
karena adanya perpindahan kalor dari matahari ke bumi. Tanpa adanya perpindahan
kalor dari matahari, maka mustahil ada kehidupan di bumi ini.
Secara umum, pengertian kalor adalah sejumlah energi
yang berpindah dari suatu sistem ke lingkungan atau sebaliknya, yang dipengaruhi
oleh perbedaan suhu. Kata kalor berasal dari kata Caloric yang pertama kali diperkenalkan oleh A.L. Lavoisier,
seorang ahli kimia dari Perancis. Kalor merupakan salah satu bentuk energi,
maka memiliki satuan yaitu Joule (N.m) atau kalori (disingkat kal) dan beberapa dimensi lain sebagai
satuan dari energi.
Sedangkan perpindahan kalor dapat didefinisikan
sebagai ilmu yang mempelajari laju perpindahan kalor di antara material atau
benda karena adanya perbedaan suhu. Setiap kali terdapat perbedaan suhu dalam
material atau di antara material maka perpindahan kalor akan terjadi. Kalor
akan mengalir dari tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang bersuhu rendah. Mekanisme
perpindahan kalor ada tiga macam yaitu perpindahan kalor secara konduksi,
perpindahan kalor secara konveksi, dan perpindahan kalor secara radiasi.
Pada pembahasan bentuk aplikasi perpindahan kalor
ini, alat yang digunakan sebagai objek kajian adalah setrika listrik, suatu
alat yang biasa kita jumpai sehari-hari. Dari prinsip kerja setrika listrik ini
akan diulas lebih lanjut ilmu penerapan transfer kalor pada alat sehingga dapat
kita ketahui secara mendalam. Setelah memahami aplikasi perpindahan kalor pada
alat, kita akan lebih tertarik untuk mempelajari ilmu perpindahan kalor secara
keseluruhan, tidak hanya terbatas pada alat yang menjadi contoh kajian tulisan
ini. Melalui sebuah contoh kajian yang sederhana, kita akan lebih mudah
menganalisa dan memahami setiap mekanisme yang ada.
DESKRIPSI ALAT SETRIKA
Setrika listrik adalah alat yang digunakan untuk
melicinkan atau menghaluskan pakaian agar terlihat lebih rapi setelah dicuci
dan dikeringkan. Terkadang lipatan-lipatan pakaian cukup sulit dihilangkan
akibat dari proses pencucian maupun ketika pakaian diperas, sehingga pakaian
yang sudah dikeringkan akan kusut. Dengan menggunakan setrika, maka lipatan
pada pakaian tersebut dapat dihaluskan secara mudah dan praktis.
Setrika listrik pada dasarnya memanfaatkan perubahan
energi dari listrik menjadi panas. Energi panas itulah yang kemudian kita
manfaatkan untuk menghaluskan permukaan pakaian yang kusut. Akan tetapi, tentunya
perubahan energi listrik dalam setrika tidak terjadi begitu saja. Ada beberapa
komponen yang mendukung cara kerja setrika listrik sehingga dapat menghasilkan
panas. Komponen utama pada setrika listik antara lain :
1. Elemen pemanas
Elemen pemanas adalah suatu elemen yang akan
menimbulkan panas bila dialiri arus listrik. Sebenarnya, elemen pemanas listrik
hanyalah sebuah resistor listrik yang bekerja pada prinsip pemanasan Joule,
yaitu arus listrik mengalir melalui resistor dan mengubah energi listrik
menjadi panas. Elemen pemanas ini biasanya terdiri dari kawat (wire) yang terbuat dari nichrome (80%
nikel dan 20% krom). Nichrome merupakan bahan yang ideal, karena memiliki
resistansi yang relatif tinggi. Dari keseluruhan lilitan pada elemen pemanas
tersebut, kemudian ditutup dengan isolator untuk mencegah induksi listrik dari
elemen menuju alas setrika.
2. Plat dasar (alas/sole
plate)
Alas setrika adalah bagian setrika yang akan
bersentuhan langsung dengan kain yang dihaluskan. Alas setrika dibuat dari
bahan konduktor antikarat seperti alumunium, stainless steel atau teflon, agar tidak mudah kotor, lengket dan
tidak mengotori kain yang disetrika.
3. Besi pemberat
Pemberat biasanya terbuat dari besi. Sesuai dengan
namanya, komponen ini berfungsi sebagai pemberat pada setrika agar lebih mudah
dalam pemakaiannya.
4. Tutup
Penutup atau selungkup setrika dibuat dari bahan
isolator untuk mencegah bahaya sengatan listrik. Disamping itu, penutup juga
memiliki sifat antipanas guna mencegah bahaya sentuhan ke bagian tubuh manusia.
5. Pemegang
Tangkai pemegang setrika terbuat dari bahan isolasi
(kayu atau plastik). Ini dimaksudkan apabila ada kebocoran arus listrik tidak
akan membahayakan pemakainya.
6. Kabel penghubung
Kabel daya ini terbuat dari kabel fleksibel dengan
inti serabut yang dibungkus dengan bahan isolasi, menjadikannya tetap lentur
sehingga tidak mudah putus dan aman dari bahaya sengatan listrik.
7. Pengatur On-Off dan panas
Hampir semua setrika listrik dilengkapi dengan
pengatur suhu, sehingga tinggi rendahnya suhu dapat disesuaikan dengan jenis
tekstil/kain yang akan disetrika. Pengatur suhu ini biasanya menggunakan
prinsip bimetal.
PRINSIP KERJA DAN PENERAPAN
PERPINDAHAN KALOR
Sistim kerja setrika listrik adalah dengan mengubah
energi listrik menjadi energi panas. Perubahan bentuk energi tersebut
dihasilkan oleh rangkaian listrik yang memiliki hambatan cukup besar. Hambatan
inilah yang menyebabkan timbulnya panas pada bagian setrika yang disebut elemen
pemanas. Elemen pemanas membangkitkan panas secara bertahap dan setrika listrik
modern sudah dilengkapi dengan komponen yang disebut termostat. Dengan adanya komponen ini dalam rangkaian setrika
listrik, maka panas yang dikehendaki oleh pengguna dapat diatur dan stabil
sehingga tidak menyebabkan timbulnya panas berlebih yang dapat memicu kebakaran
pada elemen.
Arus listrik mengalir dari sumber tegangan menuju
lampu, kemudian langsung ke saklar bimetal. Pada sistim saklar ini, ketika
kedua logam tersebut kontak, maka arus akan terus mengalir menuju elemen
pemanas yang terdiri dari lilitan kawat sebagai bentuk resistor. Saklar yang
kontak tersebut menyebabkan rangkaian tertutup dan setrika akan mengalami
pemanasan pada tingkatan tertentu. Ketika panas yang ditentukan telah mengalami
keadaan maksimal, maka secara otomatis termostat pada rangkaian saklar akan
bekerja. Rangkaian akan terputus karena prinsip bimetal tadi menyebabkan salah
satu logam mengalami pemuaian dan menyebabkan saklar terbuka. Akibatnya tidak
ada arus yang mengalir serta lampu indikator akan mati. Jadi, prinsip kerja
rangkaian setrika listrik sebenarnya sederhana.
Setelah sejumlah energi panas dibangkitkan oleh
elemen pemanas, maka selanjutnya panas tersebut dialirkan menuju alas setrika.
Mekanisme perpindahan kalor tersebut berlangsung secara konduksi. Konduksi
merupakan proses transfer kalor di dalam zat perantara dimana energi panas
berpindah dari molekul satu ke molekul lain hanya dengan jalan getaran termal
berkala, tanpa ada pemindahan massa zat perantara sama sekali (Abdul Jamal dan
Tamrin, 1995).
Aliran perpindahan panas yang terjadi pada elemen pemanas
kemudian dihubungkan (kontak) secara langsung dengan alas setrika, sehingga
panas merambat pada alas akibat konduksi. Tidak ada transfer massa pada peristiwa
tersebut, hanya saja perpindahan kalor dibantu dengan pergerakan-pergerakan
elektron yang terdapat pada kedua bahan logam tersebut, yaitu pada elemen
maupun alas.
KESIMPULAN
Setrika memerlukan adanya panas untuk memudahkan
dalam menghaluskan permukaan pakaian. Energi panas diperoleh dari konversi
energi listrik. Prinsip kerja alat tersebut bermula dari penutupan saklar
bimetal pada rangkaian, sehingga arus mengalir dari sumber tegangan menuju
lampu, kemudian melalui saklar, dan melalui hambatan lilitan kawat nichrome
pada elemen pemanas. Akibat besarnya nilai resistansi pada hambatan tersebut,
maka akan menimbulkan panas yang besar. Panas tersebut akan ditransfer secara
konduksi dari elemen pemanas menuju alas setrika, sehingga alas setrika mulai
memanas dan siap digunakan. Ketika panas pada pengatur suhu tingkatan tertentu
telah mencapai puncaknya, maka arus akan otomatis terputus akibat prinsip
pemuaian bimetal yang mengakibatkan saklar terbuka. Hal tersebut digunakan agar
tidak menimbulkan overheat (panas
berlebih) pada elemen pemanas, sehingga tidak mengalami kerusakan maupun
terbakar.
Mekanisme perpindahan kalor yang terjadi pada alat
setrika listrik ini terdapat pada kontak langsung antara elemen pemanas dengan
alas setrika. Panas akan merambat dari elemen pemanas secara konduksi menuju ke
alas setrika karena panas ditransfer tanpa adanya perpindahan massa di antara
kedua logam tersebut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar