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.
DAFTAR PUSTAKA
Jamal, Abdul dan Tamrin. 1995. Buku Pintar Fisika SMU. Surabaya : Gitamedia Press.
http://keilmuanteknologi.blogspot.com/2011/12/pengertian-setrika-listrik.html. Diakses pada tanggal 4 Maret 2013.
http://indobeta.com/cara-kerja-setrika/3427/. Diakses pada tanggal 4 Maret 2013.
http://hasanstudy.blogspot.com/2012/01/pengantar-perpindahan-panas.html. Diakses pada tanggal 4 Maret 2013.
http://johnrobhienstudio.blogspot.com/2012/04/cara-kerja-setrika-listrik.html. Diakses pada tanggal 4 Maret 2013.
http://hilalnuha.wordpress.com/2010/12/10/cara-kerja-pemanas-setrika-listrik/ Diakses pada tanggal 4 Maret 2013.
http://id.wikipedia.org/wiki/setrika.html. Diakses pada tanggal 4 Maret 2013.
makasih yah kak
BalasHapusEMI