Air conditioner atau AC merupakan perangkat elektronik yang digunakan sebagai pendingin udara. AC kerap dipakai untuk meredakan hawa panas di suatu area atau ruangan, terlebih di negara dengan suhu udara tinggi contohnya Indonesia. Berbicara tentang alat penyejuk udara, bagaimana penerapan hukum termodinamika pada AC air conditioner?
AC sendiri menjadi salah satu contoh dari penerapan hukum termodinamika 1 dan 2. Penerapan termodinamika di kehidupan sehari-hari terbilang umum, salah satunya sistem kerja dari air conditioner. Bagi Anda yang masih asing dengan penerapan kerja ini, simak penjelasan lengkapnya berikut.
Pengertian Air Conditioner
Air conditioner atau AC merupakan perangkat elektronik yang berperan sebagai penyejuk udara, berguna mengatur suhu ruangan, kualitas, dan kelembapan udara di dalamnya. Pengaturan suhu berfungsi membantu ruangan menjadi lebih dingin, sehingga suhu di dalam ruangan terasa lebih nyaman dan sejuk.
Selain di rumah, perangkat elektronik ini umumnya digunakan di pusat perbelanjaan, mall, restoran, hotel, gedung perkantoran, rumah sakit, bioskop, sekolah, universitas, dan berbagai tempat umum lainnya. Berbeda ruangan untuk pemasangan, berbeda pula jenis AC yang digunakan.
Terdapat beberapa jenis AC yang ada di pasaran, mulai dari jenis portable, split, evaporasi, window, mini-split ductless, central, package, floor mounted, cassete, ceiling mounted, hingga mutizone. Meskipun terdapat berbagai macam jenis, prinsip kerjanya tetap sama.
Fungsi Air Conditioner
Mengatur Kelembapan
AC berfungsi untuk mengatur kelembapan. Sehingga ketika suatu ruangan memerlukan kelembapan udara ekstra, dapat mengatur mode Cool dengan suhu di angka 24 sampai 26 derajat celcius.
Namun saat ingin menjaga kelembapan udara akibat kondisi di luar ruangan sedang hujan, Anda bisa merubah mode Cool menjadi mode Dry. Pasalnya mode Dry dapat menyerap kelembapan berlebih di dalam ruangan, sehingga suhu menjadi lebih kering serta nyaman digunakan.
Mengatur Suhu
Fungsi utama dari perangkat ini adalah mengatur suhu. Anda bisa merubah suhu sesuai kebutuhan dengan cara menggantinya pada suhu tertentu menggunakan bantuan remot.
Menjaga Kualitas Udara
Selain itu AC juga bisa menjaga kualitas udara di dalam ruangan. Pasalnya alat penyejuk ini dilengkapi dengan filter udara sehingga bisa menyaring beragam jenis debu dan kotoran, serta membunuh bakteri berbahaya di udara karena itu bisa membuat udara di ruangan menjadi lebih berkualitas.
Pengertian Termodinamika
Istilah ini berasal dari bahasa Yunani, yaitu thermos atau panas serta dynamic berarti perubahan atau dinamis. Sehingga jika diartikan dari segi bahasa, berarti pergerakan atau perubahan energi panas. Selain itu bisa juga didefinisikan sebagai ilmu pembelajaran besaran fisis tertentu, dimana menggambarkan sifat zat di bawahnya.
Konsep ilmunya sendiri adalah mengubah kalor menjadi energi, mencakup proses aliran energi akibat dari hasil perpindahan energi tersebut. Dari proses perpindahan energi tersebut bisa mengakibatkan perbedaan suhu.
Selain berkaitan erat dengan fisika energi, kerja, panas, entropi, dan kespontanan proses, termodinamika juga berkaitan dengan mekanika statik. Mekanika statik menjadi cabang dari ilmu fisika yang mendalami pertukaran energi di dalam bentuk kerja dan kalor, lingkungan, serta sistem pembatas dengan contoh penerapan pada perangkat air conditioner.
Hukum Termodinamika
AC adalah salah satu bentuk penerapan hukum termodinamika, khususnya penerapan hukum termodinamika 1 dan 2. Berikut penjelasan dari hukum 1 dan 2 :
Bunyi Hukum I Termodinamika
Hukum kekekalan energi yaitu “energi tidak bisa diciptakan begitu pula tidak bisa dihilangkan, namun bisa ditransfer menggunakan berbagai cara”. Energi pada sebuah sistem besarannya tetap, kecuali ketika akan dirubah dengan pemanasan.
Bunyi Hukum 2 Termodinamika
Untuk hukum kedua ini memberikan batasan tentang arah dari sebuah proses, dimana sekaligus menjadi suatu kriteria apakah proses tersebut termasuk bolak-balik atau tidak bolak-balik. Hukum kedua ini menyatakan “pengaliran kalor secara alami dari benda panas ke benda dingin, karena kalor tidak mungkin mengalir secara spontan dari benda dingin ke panas”.
Sementara penerapan hukum termodinamika kedua AC, dimana AC tidak bisa secara spontan atau secara alami mengalirkan kalor yang berasal dari suhu rendah ke tinggi. Pasalnya diperlukan suatu kinerja atau usaha terlebih dahulu.
Penerapan Hukum Termodinamika pada AC Air Conditioner
Sejatinya AC hanya mensirkulasi udara yang ada di dalam ruangan, karena udara yang keluar dari kipas AC adalah udara dari ruangan itu sendiri. Untuk lebih jelasnya mengenai siklus AC, berikut komponen pendukung yang ada di dalam perangkat ini sebagai penggerak hukum termodinamika.
Evaporator
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, udara yang keluar dari alat ini sejatinya berasal dari dalam ruangan itu sendiri. Namun agar dapat menurunkan suhu udara, terdapat komponen tambahan yakni evaporator.
Sesuai dengan prinsip termodimanika, dimana saat udara disirkulasikan melalui evaporator maka akan terjadi perpindahan panas. Sehingga udara yang melewati evaporator berubah suhunya menjadi jauh lebih dingin, karena panasnya diserap oleh komponen ini.
Kondensor
Namun saat hawa panas berpindah ke komponen evaporator, apakah lama kelamaan panasnya akan berkumpul sehingga membuat evaporator menjadi tidak dingin? Jawabannya tidak, karena hawa panas tidak akan berkumpul di sana, melainkan akan dialirkan ke komponen lain yakni kondensor.
Memiliki bentuk mirip dengan evaporator, namun kondensor cenderung lebih pipih dan lebar. Umumnya komponen ini terletak di box AC luar, dilengkapi dengan kipas agar bisa melepaskan hawa panas ke udara bebas.
Sehingga hawa panas dari dalam berpindah ke evaporator, lalu berpindah ke kondensor, dimana sleanjutnya panas akan dilepaskan ke udara bebas.
Katup Ekpansi
Suhu yang keluar dari kipas AC dapat mencapai 16 derajat, padahal kipas kondensor mengeluarkan udara ke luar yang suhunya bahkan menembus 30 derajat. Lalu mengapa suhu evaporator selalu dingin, darimana asal hawa dingin tersebut?
Hal itu disebabkan oleh fluida yang berperan memindahkan panas dari evaporator ke kondensor, umumnya disebut dengan freon atau refrigerant. Sementara katup ekspansi ini bermanfaat untuk mengkabutkan freon serta menurunkan tekanan. Cairan freon yang berasal dari receiver dryer akan berpindah ke katup ekspansi ini, dimana di dalamnya terlihat lubang kecil yang nantinya bisa mengubah cairan menjadi partikel kecil atau kabut.
Sehingga gas ini memiliki perbedaan temperatur berdasarkan nilai tekanan. Apabila tekanan freon tinggi, maka suhunya akan panas. Sebaliknya, saat tekanannya rendah maka freon bisa menjadi sedingin es batu. Udara dingin pun akan terus keluar selama freon tidak mengalami kebocoran ke udara luar.
Prinsip kerja air conditioner menggunakan hukum termodinamika di atas akan terjadi berulang-ulang selama AC hidup. Sehingga konsep freon pada sistem AC harus selalu diatur tekanannya, untuk itu diantara evaporator serta kondensor terdapat dua komponen tambahan yakni kompresor yang berfungsi menaikkan tekanan serta katup ekspansi yang menurunkan tekanan.
Prinsip pendinginan udara di AC melibatkan siklus refrigerasi, dimana udara akan didinginkan oleh freon lalu akan ditekan menggunakan kompresor hingga tekanannya naik. Proses tersebut akan berulang, sehingga menjadi sebuah siklus dimana terjadi pengambilan kalor dari udara lalu dibuang ke luar ruangan.
