Angin Surya

Pada pertengahan 1950an, matematikawan Inggris, Sydney Chapman, menghitung sifat gas yang berada pada suhu demikian dan menemukan kalau ia merupakan konduktor panas yang sangat baik dan mestinya melebar jauh melebihi orbit Bumi. Juga ditahun 1950an, ilmuan Jerman bernama Ludwig Biermann menjadi tertarik dengan fakta kalau tidak peduli apakah komet menuju atau menjauhi matahari, ekornya selalu menjauhi matahari. Biermann mengajukan kalau ini terjadi karena Matahari memancarkan aliran partikel secara tetap yang mendorong ekor komet menjauh. Wilfried Schroeder mengklaim dalam bukunya, Who First Discovered the Solar Wind?, kalau astronom Jerman, Paul Ahnert adalah yang pertama menghubungkan angin surya dengan arah ekor komet berdasarkan pengamatan komet Whipple-Fedke (1942g).

Pada akhir 1990an, instrumen Ultraviolet Coronal Spectrometer (UVCS) di pesawat antariksa SOHO mengamati daerah percepatan angin surya cepat yang memancar dari kutub-kutub matahari, dan menemukan kalau angin dipercepat jauh lebih laju daripada akibat ekspansi termodinamika semata. Model Parker meramalkan kalau anginnya harus membuat transisi menuju aliran supersonik pada ketinggian sekitar 4 radius matahari dari fotosfer; namun transisi (atau titik sonik) sekarang tampak jauh lebih rendah, mungkin hanya 1 radius matahari di atas fotosfer, menyarankan kalau beberapa mekanisme tambahan mempercepat angin surya menjauh dari matahari.

HEAT DEATH OF THE UNIVERSE

SISTEM IDEAL DAN REAL, ENTROPI NOL, DAN TEMPERATUR NOL ABSOLUT TERMODINAMIK

● Entropi, sebagaimana propertas dan atribut lain termodinamik, seperti tekanan dan temperatur, bergantung hanya pada status sistem, dan tak pada lintasan dan arah digunakan untuk mencapai status terebut.

● Untuk sistem "quasi-static" atau dalam statu "quasi-stable" dari sistem sistem terisolasi atau tertutup termodinamik yang senantiasa mempertahankan "status-quo", nilai entropi pada dasarnya adalah nol atau tetap, karena tak ada perubahan energi atau kuantitas energi adalah tetap. Dalam, sistem termodinamika, yang signifikan bukanlah entropi, tapi perubahan entropi.

● Dalam suatu sistem terisolasi atau tertutup proses reversibel lengkap, kuantitas energi panas tak pernah merosot atau habis, karena perubahan status tiap proses selalu dikembalikan oleh proses balik ke status semula, sehingga entropi adalah tetap atau perubahan entropi adalah nol.

● Jika perubahan fisik dan atau kimawi berlangsung pada temperatur nol mutlak termodinamik, diantara solida kristalin murni, maka tak ada perubahan entropi, karena entropi awal atau sebelum perubahan dan entropi akhir atau setelah perubahan adalah setara. Atau, perubahan entropi pada temperatur nol mutlak termodinamik untuk material dalam fasa terkondensasi adalah nol.

● Dalam suatu sistem termodinamik, dimana terdapat kandungan energi panas, temperatur nol mutlak termodinamik(thermodynamic absolute zero) adalah ideal dan tak pernah dapat dicapai secara real, dimana temperatur termodinamik nol K (Kelvin) adalah setara ― 273,15 °C (Celcius, Centigrade) dan ― 459,67 °F (Fahrenheit).

● Karena temperatur nol mutlak termodinamik adalah ideal dan tak pernah dapat dicapai secara real, suatu sistem termodinamik sempurna secara lengkap (completely perfect) adalah ideal. Secara real, dalam praktek, tiap sistem adalah tak sempurna, dan yang dapat dicapai hanya mendekati sempurna. Sebagai konsekuensi, dalam tiap sistem termodinamik selalu ada sejumlah ketakteraturan, yang membuat sistem selalu memiliki suatu "entropi konfigurasional" yang tak samadengan nol.

Hukum Ketiga Termodinamika terutama menyangkut Teorema Carnot dan Clausius dan Clapeyron, Teorema Panas Nernst, Fungsi Gibbs dan Fungsi Hemholtz.


ENTALPI DAN ENERGI BEBAS

● Dalam suatu sistem terisolasi atau tertutup termodinamik, kuantitas energi panas dikandung sistem, dinamakan "entalpi" (enthalpy) atau kandungan panas (heat content), dan adalah setara dengan jumlah total kuantitas energi internal dan produk tekanan dan volume sistem.

● H = Q = U + p.V

dimana,
● H, entalpi atau kandungan panas, dalam J (Joule)
● Q, kuantitas energi panas, dalam J
● U, energi interal, dalam J
● p, tekanan atau desakan, dalam Pa (Pascal) atau N/m²(Newton per meter persegi) atau J/m³(Joule per meter kubik)
● V, volume, dalam m³(meter kubik)

Jika sistem menyerap energi panas pada tekanan tetap, maka kerja mekanik dihasilkan bergantung pada dan ditentukan oleh perubahan volume, dan dimana perubahan entalpi setara dengan kerja dihasilkan.

● ∂H = ∂Q = ∂U + p.∂V

● Kuantitas energi internal suatu sistem termodinamik, bergantung pada dampak perubahan energi panasa bebas digunakan oleh sistem dan perubahan temperatur sistem.

● U = Ef ― T.(∂Ef/∂T)

dimana,
∂Ef, perubahan energi bebas, dalam J
∂T, perubahan temperatur termodinamik, dalam K

Electric Submersible Pump – Pompa Pada Pengeboran Minyak Bumi

Electric Submersible Pump (ESP) adalah sejenis pompa sentrifugal berpenggerak motor listrik yang didesain untuk mampu ditenggelamkan di dalam sumber fluida kerja. Tujuannya adalah untuk dapat menghindari terjadinya kavitasi pada pompa. Pompa dengan desain khusus ini digunakan pada kondisi-kondisi yang khusus pula. Seperti untuk mengangkat air dari sumber / mata air yang berada di dalam tanah, mengangkat fluida berwujud sludge (lumpur), dan juga mengangkat minyak mentah pada proses pengeboran minyak bumi.

ESP yang digunakan pada proses pengangkatan minyak bumi dari perut bumi termasuk teknologi yang paling canggih dan efisien hingga saat ini. Namun disisi lain teknologi ini juga tidak murah. Karena selain desain konstruksi pompa dan motor listrik yang khusus, diperlukan juga teknologi kabel listrik yang harus tahan korosi, serta tahan terhadap tekanan dan temperatur tinggi.

Ilustrasi Electric Submersible Pump Pada Proses Pengeboran Minyak Bumi

(Sumber: Wikipedia.org)

Pompa ini berjenis sentrifugal multistage dengan jumlah stage yang disesuaikan dengan kondisi lapangan. Setiap stage terdiri atas impeller dan difuser yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida serta mengalirkannya langsung ke stage selanjutnya. Diameter pompa umumnya berukuran 90-254mm, dengan ukuran panjangnya yang bervariasi di 1m hingga 8,7m. Motor listrik yang digunakan adalah berfasa tiga dengan kebutuhan daya antara 7,5kW hingga 560kW pada frekuensi 60Hz.

Bentuk Electric Submersible Pump

(Sumber)

Electric Submersible Pump ini membutuhkan daya sebesar 3-5kV dari listrik AC untuk dapat mengoperasikan motor listrik yang khusus. Motor tersebut harus bertahan pada tekanan lingkungan kerja 34MPa serta suhu 149oC. Pompa ini memompa minyak bumi dari kedalaman 3,7km dengan kemampuan produksi hingga 2500m3 per hari. Energi yang dibutuhkan pompa ini adalah sebesar 1000 tenaga kuda atau sekitar 750kW. Efisiensi pompa ini akan turun drastis apabila fluida kerja yang dipompa (minyak bumi) bercampur dengan gas alam, karena akan menimbulkan kavitasi. Untuk mengatasi hal ini diperlukan instalasi separator gas pada sistem pompa.

Proses Quasi-Stati

 System dalam kesetimbangan termodinamika memenuhi persyaratan yang ketat sebagai berikut:

1.    Kesetimbangan mekanis . tidak terdapat gaya tak berimbang yang beraksi pada baagian mana pun dari system atau pada system secara keseluruhan;

2.    Kesetimbangan termal . tidak ada perbedaan temperature atar pada bagian system atau antara system dengan lingkungan.

3.    Kesetimbangan kimia. Tidak ada reaksi kimia dakam system dan tidak ada perpindahan unsure kimia dari satu bagian system ke bagian system lainnya.

Sekali system dalam kesetimbangan termodinamik dan lingkungannya  dibuat tidak berubah , tidak ada gerak yang terjadi dan tidak ada kerja yang dilakukan. Namun jumlah gaya eksternal diubah sehingga terjadi gaya berhingga yang tak berimbang bereaksi pada system.

Persyaratan kesetimbangan mekanis tidak lagi dipenuhi dan keadan berikut ini timbul; 

1. Gaya tak berimbang dan dapat terbentuk dalam system ; akibatnya, timbul turbulensi,gelombang dan seterusnya.

2.   Sebagai akibat turbulensi,percepatan, dan seterusnya ini, distribusi temperature tak serba sama dapat timbul atau dapat juga timbul perbedaan temperature antara system dengan lingkungannya.

3.   Perubahan gaya dan temperature yang mendadak dapat menimbulkan reaksi kimia atau perpindahan unsure kimia.

                Jadi gaya dan temperature yang berhingga dapat mengakibatkan system mengalami keadaan tak setimbang. Jika kita ingin memerikan setiap keadaan system selama berlangsungnya proses dengan koordinat system yang berhubungan dengan system secara keseluruhan , maka proses itu tidak boleh diakibatkan oleh gaya tak berimbang yang berhingga. Jadi, kita didorong untuk menerima keadaan yang ideal dengan hanya mengubah sedikit saja gaya eksternal yang bereaksi pada system sehingga gaya tak berimbang nya san gat kecil. Proses yang dilasanakan dengan cara ideal ini disebut quasisatic. Selama proses quasistatic berlangsung  pada setiap saat keadaan system itu sangat menghampiri keadaan setimbang termodinamik dan semua keadaan yang dilewati oleh system dapat diberikan dengan memakai koordinat termodinamik yang mengacu pada system secara keseluruhan. Proses kuasi-statik merupakan suatu pengidealan yang dapat diterapkan untuk segala system termodinamik, termasuk system listrik dan magnet.

SIKLUS RANKINE

Siklus Rankine merupakan siklus tenaga uap paling sederhana yang merupakan modifikasi dari siklus Carnot, di mana proses pemanasan dan pendinginan pada siklus ini terjadi pada tekanan yang tetap. Siklus Rankine ideal digambarkan sebagai berikut (Li dan Triddy, 1985) :

Gambar 1. Siklus rankine.

Siklus Rankine ideal tidak melibatkan irreversibel internal dan terdiri dari 4 tahapan proses yang diterangkan sebagai berikut :

1-2	:	Merupakan proses kompresi isentropik dalam kompressor, kondisi 1 adalah udara atmosfer. Temperatur udara hasil kompresi T2 dapat diketahui dari persamaan : rp = rasio tekanan γ  = Perbandingan panas spesifik pada tekanan konstan dan panas spesifik pada volume konstan, untuk udara
2-3	:	Proses penambahan panas pada tekanan konstan dalam ruang bakar. Panas yang ditambahkan dalam ruang bakar adalah :
3-4	:	Proses ekspansi isentropik dalam turbin. Temperatur gas keluaran  dihitung melalui persamaan :
4-1	:	Merupakan proses pelepasan kalor (heat rejection) ke lingkungan pada tekanan konstan. Hal ini dapat dihitung melalui persamaan :

Berikut adalah lay-out fisik dari siklus Rankine :

Gambar 2. Lay out khusus Siklus Rankine.

Air masuk pompa pada kondisi 1 sebagai cairan jenuh dan dikompresi sampai tekanan operasi boiler. Temperatur air akan meningkat selama kompresi isentropik melalui sedikit pengurangan dari volume spesifik air. Jarak vertikal antara 1 – 2 pada diagram T – s diatas biasanya dilebihkan untuk menjaga agar proses lebih aman. Air memasuki boiler sebagai cairan terkompresi pada kondisi 2 dan akan menjadi uap superheated pada kondisi 3. Dimana panas diberikan oleh boiler ke air pada temperatur yang tetap.

Boiler dan seluruh bagian yang menghasilkan uap ini disebut sebagai generator uap. Uap superheated pada kondisi 3 kemudian akan memasuki turbin untuk diekspansi secara isentropik dan akan menghasilkan kerja untuk memutar shaft yang terhubung dengan generator listrik sehingga dihasilkanlah listrik. P dan T dari uap akan turun selama proses ini menuju keadaan 4 dimana uap akan masuk kondensor dan biasanya sudah berupa uap jenuh. Uap ini akan dicairkan pada P konstan didalam kondensor dan akan meninggalkan kondensor sebagai cairan jenuh yang akan masuk pompa untuk melengkapi siklus ini.

Sehingga data dibawah kurva proses pada diagram T – s menunjukkan transfer panas untuk proses reversibel internal. Area dibawah kurva proses 2 – 3 menunjukkan panas yang ditransfer ke boiler, dan area dibawah kurva proses 4 – 1 menunjukkan panas yang dilepaskan di kondensor. Perbedaan dari kedua aliran ini adalah kerja netto yang dihasilkan selama siklus.

Refrensi :

Frietz Dietzell dan Dakso Sayono. Turbin Pompa dan Kompresor, Erlangga, Jakarta, 1992.

Sumber : https://ilmupembangkit.wordpress.com/2013/05/10/siklus-rankine/

TURBOjet

Mesin turbojet menjadi salah satu jenis mesin penggerak pesawat terbang. Mesin penggerak pesawat terbang yang juga banyak digunakan pada saat ini selain turbojet yaituturboprop danturbofan. Mesin turbojet sangat umum digunakan pada pesawat-pesawat tempur yang membutuhkan kecepatan tinggi. Dan sekalipun mesin ini tidak lazim digunakan pada kendaraan darat, namun kendaraan untuk pemecahan rekor kecepatan darat menggunakan mesin ini.

Mesin Turbojet Pesawat F-16 Fighting Falcon

Mesin turbojet merupakan penerapan dari siklus termodinamika Brayton (baca artikel siklus brayton berikut). Siklus Brayton terbagi kedalam empat tahapan proses yakni proses kompresi isentropik, proses pembakaran isobarik, proses ekspansi isentropik, serta proses pembuangan panas. Keempat tahapan proses inilah yang menjadi prinsip dasar dari mesin turbojet.

Prinsip kerja mesin turbojet tidak dapat terlepas dengan komponen-komponen kerjanya. Komponen utama dari mesin turbojet yaitu kompresor, ruang bakar (combustion chamber), turbin, dan nozzle. Tiga tahapan awal dari siklus brayton di atas terjadi pada komponen-komponen mesin turbojet tersebut. Sedangkan proses siklus brayton yang terakhir yakni proses pembuangan panas, terjadi di udara atmosfer.

Skema Mesin Turbojet

(Sumber)

Mesin turbojet menggunakan udara atmosfer sebagai fluida kerja. Udara masuk ke dalam sistem turbojet melalui sisi inlet kompresor. Saat melewati kompresor, udara dikompresi oleh beberapa tingkatan sudu kompresor yang tersusun secara aksial. Pada ujung akhir kompresor, penampang casingberbentuk difuser untuk menambah tekanan keluaran kompresor. Umumnya, tekanan udara keluaran kompresor turbojet mencapai rasio 15:1. Selain itu, ada sebagian udara bertekanan yang tidak diteruskan masuk ke ruang bakar. Sebagian kecil udara bertekanan tersebut diekstraksi untuk berbagai kebutuhan seperti pendinginan stator turbin, air conditioning, dan untuk sistem pencegah terbentuknya es di sisi inlet turbin.

Selanjutnya, udara terkompresi keluaran kompresor masuk ke ruang bakar atau combustor. Bahan bakar (avtur contohnya) diinjeksikan ke dalam ruang bakar ini. Sistemcombustor memiliki desain khusus sehingga aliran udara bertekanan akan mengkabutkan bahan bakar. Campuran bahan bakar dan udara dipicu untuk terbakar di dalam ruang bakar ini. Proses pembakaran yang terjadi seolah-olah menghasilkan efek ledakan yang membuat udara bertekanan memuai dengan sangat cepat. Pemuaian udara yang terjadi membuat udara panas hasil pembakaran berekspansi secara bebas ke arah turbin.

Potongan Penampang Combustor dan Bagian-bagiannya

Udara panas hasil pembakaran di combustor akan menuju sisi turbin. Turbin tersusun atas beberapa tingkatan sudu rotor dan stator. Sudu-sudu turbin berfungsi sebagai nozzle-nozzle kecil yang akan mengkonversikan energi panas di dalam udara pembakaran menjadi energi kinetik. Sudu pada sisi rotor turbin yang dapat berputar mengkonversikan energi kinetik ini menjadi energi mekanis putaran poros turbojet. Karena turbin dan kompresor berada pada satu poros, maka energi putar poros digunakan untuk memutar kompresor turbojet.

Berbeda dengan mesin turbin gas pada PLTG yang keseluruhan energi panas udara hasil pembakaran dikonversikan menjadi putaran poros, pada mesin turbojet sebagian besar energi panas justru tidak digunakan untuk memutar turbin. Sebagian besar energi panas ini dikonversikan menjadi daya dorong (thrust) mesin yang dibutuhkan untuk penggerak pesawat terbang. Untuk mengkonversi energi panas udara menjadi daya dorong, pada sisi keluaran turbin mesin jet terdapat nozzle besar dengan penampang selebar mesin jet itu sendiri. Nozzle besar ini berfungsi untuk merubah energi panas udara menjadi kecepatan tinggi sebagai komponen daya dorong.

Prinsip Nozzel Konvergen-Divergen Digunakan Pada ExhaustMesin Turbojet

(Sumber)

Sebuah pesawat jet yang mampu mencapai kecepatan supersonik (melebihi kecepatan suara) pasti exhaust mesin jetnya menggunakan nozzle konvergen-divergen. Nozzle konvergen-divergen adalah sebuah pipa yang mengalami pencekikan aliran di tengah-tengahnya, menghasilkan bentuk seperti jam pasir yang tidak simetris antara sisi inlet dan outlet nozzle. Nozzle ini berfungsi untuk mengakselerasi gas panas dengan tekanan tinggi sehingga mencapai kecepatan supersonik. Bentuk nozzle yang sedemikian rupa membuat energi panas yang mendorong aliran udara terkonversi secara maksimal menjadi energi kinetik.

Penampang cekik dari nozzle pada mesin jet bertujuan untuk menciptakan restriksi aliran udara panas sehingga tekanan udara meningkat, yang biasanya bahkan mendekati chockingatau berhentinya aliran udara. Lalu aliran udara panas yang tercekik ini secara tiba-tiba diekspansikan hingga mencapai atau paling tidak mendekati tekanan atmosfer. Ekspansi ini diakibatkan oleh bentuk nozzle divergen setelah bagian cekiknya. Ekspansi cepat hingga mencapai tekanan atmosfer inilah yang mengkonversikan energi panas udara menjadi daya dorong pesawat.

Exhaust Nozzle Dengan Sistem Vektor Fleksibel

(Sumber)

Dapat disimpulkan bahwa energi untuk mendorong pesawat berasal dari temperatur dan tekanan udara panas hasil pembakaran di dalam combustor. Udara hasil pembakaran inilah yang mengakselerasi pesawat jet menjadi kecepatan supersonik. Akselerasi yang diberikan oleh udara panas tersebut tergantung oleh beberapa kondisi berikut:

Tekanan dan temperatur udara panas di titik masuk nozzle.

Tekanan ambien keluaran nozzle.

Efisiensi dari proses ekspansi. Efisiensi ini meliputi kerugian atas adanya gesekan, atau adanya kemungkinan kebocoran pada nozzle.

Gaya Dorong Mesin Turbojet

Berikut adalah rumus perhitungan gaya dorong netto mesin turbojet:

Dimana:

       = laju massa aliran udara di dalam mesin jet.

     = laju massa aliran bahan bakar di dalam mesin jet.

         = kecepatan keluaran fluida jet.

      = kecepatan udara masuk ke inlet mesin jet.

Referensi:

Wikipedia: Turbojet

Wikipedia: Propelling Nozzle

Wikipedia: de Laval Nozzle

Kumpulan Artikel Teknologi: Siklus Brayton

http://artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-mesin-turbojet/

ALAT PENGUKUR SUHU UDARA part 2

1.    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.

2.    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.

3.    THERMOMETER MAXIMUM

Thermometer air raksa ini memiliki pipa kapiler kecil (pembuluh) didekat tempat/  abung air raksanya, sehingga air raksa hanya bisa naik bila suhu udara meningkat, tapi tidak dapat turun kembali pada saat suhu udara mendingin. Untuk mengembalikan air raksa ketempat semula, thermometer ini harus dihentakan berkali-kali atau diarahkan dengan menggunakan magnet.

Dari gambar disamping dapat diilustrasikan bahwa apabila temperatur naik dan kolom air raksa tidak terputus, maka air raksa terdesak melalui bagian yang sempit. Ujung kolom menunjukkan temperatur udara. Apabila suhu turun, kolom air raksa terputus pada bagian yang sempit setelah air raksa dalam bola temperatur menyusut. Ujung lain dari kolom air raksa tetap pada tempatnya.

Untuk pengamatan suhu udara ujung kolom ini menunjukkan suhu udara karena penyusutan air raksa kecil sekali dan dapat diabaikan. Jadi Thermometer menunjukkan suhu udara tertinggi setelah terakhir dikembalikan. Thermometer dikembalikan setelah dibaca.

4.    THERMOMETER MINIMUM

Thermometer minimum biasanya menggunakan alkohol untuk pendeteksi suhu udara yang terjadi. Hal ini dikarenakan alkohol memiliki titik beku lebih tinggi dibanding air raksa, sehingga cocok untuk pengukuran suhu minimum. Prinsip kerja thermometer minimum adalah dengan menggunakan sebuah penghalang (indeks) pada pipa alkohol, sehingga apabila suhu menurun akan menyebabkan indeks ikut tertarik kebawah, namun bila suhu meningkat maka indek akan tetap pada posisi dibawah. Selain itu peletakan thermometer harus miring sekitar 20-30 derajat, dengan posisi tabung alkohol berada di bawah. Hal ini juga dimaksudkan untuk mempertahankan agar indek tidak dapat naik kembali bila sudah berada diposisi bawah (suhu minimum).

Untuk mengembalikan posisi indeks ke posisi aktual dapat dilakukan dengan memiringkan/ membalikkan posisi thermometer hingga indek bergerak ke ujung dari alkohol (posisi suhu aktual).

5.    PSYCHROMETER ASSMANN

Psychrometer assmann terdiri dari 2 buah thermometer air raksa dengan pelindung logam mengkilat. Kedua bola thermometer terpasang dalam tabung logam mengkilat. Kipas angin terletak diatas tabung pada tengah alat. Gunanya untuk mengalirkan (menghisap) udara dari bawah melalui kedua bola.

Thermometer langsung menuju keatas. Alat dipasang menghadap angin dan sedemikian sehingga logam mengkilat mencegah sinar matahari langsung ke Thermometer, terutama pada angin lemah dan sinar matahari yang kuat.

ALAT PENGUKUR SUHU UDARA part 1

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.

1.    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.

2.    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.

Fenomena Tekanan di dalam Tubuh

Tekanan (disimbolkan dengan huruf P) didefenisikan sebagai gaya per satuan luas. Satuannya adalah N/m², yang di dalam sistim satuan SI dinyatakan dengan Pascal atau Pa. Di dalam dunia medis satuan tekanan dinyatakan dalam millimeter mercuri atau disingkat dengan mmHg. Tekanan atmosfer lingkungan kita adalah 760 mmHg. Atmosfer memiliki tekanan sebesar 1 atm (atm adalah singkatan dari atmosfer). Jadi 1 atm = 760 mmHg. Karena kita hidup di lingkungan atmosfer, maka pengukuran tekanan apapun dihitung relatif terhadap tekanan atmosfer.

Ada sejumlah tempat di dalam tubuh yang tekanannya relatif lebih kecil dari tekanan atmosfer (atau bernilai negatif). Sebagai contoh, ketika kita bernafas (menarik nafas), tekanan di dalam paru-paru kita harus lebih kecil dari tekanan udara luar (atmosfer) agar supaya udara di lingkungan kita dapat mengalir ke dalam paru-paru. Ketika seseorang minum air dari sebuah gelas dengan menggunakan sedotan, tekanan di dalam mulutnya harus jauh lebih kecil dari tekanan atmosfer di sekitar gelas agar air di dalam gelas tersebut dapat mengalir ke dalam mulut.

          Di dalam tubuh kita, jantung berperan sebagai sebuah pompa yang dapat menghasilkan tekanan yang betul-betul tinggi (~100 sampai 140 mmHg) untuk menghasilkan gaya dorong yang besar agar darah dapat didorong mengalir dari paru-paru ke seluruh tubuh melalui arteri. Darah yang telah dialirkan ke seluruh tubuh akan dialirkan kembali ke paru-paru melalui venous (pembuluh darah), oleh karena itu tekanan pada venous harus betul-betul cukup kecil agar darah (khususnya pada bagian tubuh yang paling bawah seperti kaki) dapat disedot kembali ke dalam jantung. Kegagalan dalam menyedot kembali darah yang telah dialirkan ke wilayah kaki ini sering menghasilkan pembengkakan pada pembuluh darah (veins).

Tekanan di dalam tengkorak

Ruang di sekitar otak di dalam tengkorak memiliki sekitar 150 cm³ cairan otak (cerebrospinal fluid disingkat dengan CSF). Cairan otak ini dapat mengalir keluar dari wilayah otak melalui saluran ventrikel (venticle).

Ventricles adalah rongga-rongga berukuran sangat kecil yang menghubungkan ruang otak dengan rongga tulang belakang (spinal column). Aliran secara sirkulatif (bersirkulasi) cairan CSF melalui ventricles dari ruang otak ke rongga tulang belakang dan sebaliknya terjadi secara terus menerus. Jika ventricles mengalami penyumbatan, cairan CSF akan terjebak di dalam ruang otak (tengkorak) sehingga akan meningkatkan tekanan internal tengkorak. Peningkatan tekanan internal tengkorak, pada taraf yang berlebihan akan menyebabkan terjadinya pembesaran tengkorak (kepala membesar secara tidak normal). Pembesaran kepala yang tidak normal ini disebut sebagai hydrocephalus. Kondisi ini sering terjadi pada bayi, dan menjadi permasalahan yang sangat serius. Namun jika gejala ini secara dini dapat diketahui, penanggulangannya dapat dilakukan melalui pembedahan dengan mem-by-pass sistim aliran CSF yang tersumbat dengan teknologi yang ada.

Pengukuran penambahan tekanan CSF tidak dapat dilakukan secara langsung. Metode pengukuran yang lazim dilakukan adalah dengan mengukur panjang lingkaran keliling kepala (tengkorak) yang terletak tepat sedikit di atas kuping. Nilai normal panjang keliling kepala untuk bayi adalah 32 sampai 37 cm. Apabila ukuran ini dilebihi, maka bayi tersebut memiliki kecenderungan terseranghydrocephalus.

Tekanan Pada Mata

Cairan bening di dalam bola mata yang terdapat antara permukaan mata dan retina memiliki tekanan tertentu sehingga dapat menjaga bola mata pada bentuk dan ukuran yang tetap. Dimensi atau bentuk mata sangatlah kritis. Bila dimensinya tidak tepat, mata menjadi tidak dapat melihat. Perubahan 0,1 mm pada diameternya menghasilkan efek (pengaruh) terhadap kejelasan penglihatan. Jangan sekali-kali menekan bola mata terlalu keras karena dapat berakibat fatal dimana tekanan internal mata tidak dapat mengembalikan bola mata ke dalam bentuk semula dan oleh karena itu dapat menyebabkan kebutaan. Tekanan normal cairan bening mata (tekanan mata) berada pada interval 12 sampai 23 mmHg.

Cairan di bagian depan mata tersusun sebagaian besar dari air. Mata secara kontinu menghasilkan cairan, dan oleh sistim pengaliran yang dimilikinya membuat cairan yang berlebihan dapat dibuang dengan baik. Apabila sistim pengaliran ini mengalami penyumbatan sehingga sirkulasi tidak berjalan dengan sewajarnya, maka akan mengakibatkan tekanan di dalam mata menjadi meningkat (bertambah). Peningkatan tekanan ini dapat membatasi suplai darah ke retina mata sehingga mempengaruhi kejelasan penglihatan. Kondisi seperti ini disebut dengan glaucoma. Bila kondisi seperti ini sudah pada taraf yang sangat parah dapat menyebabkan kebutaan. Tekanan yang dihasilkan cairan mata ini (tekanan mata) dapat diukur dengan alat yang diberi namatonometer.

Tekanan Pada Sistem Pencernaan

Sistim pencernaan memiliki pintu masukan, yaitu melalui mulut dan menuju ke persambungan antara kerongkongan dan lambung (stomach-esophagus junction), dan pintu pengeluaran melalui anus (anal sphincter). Panjang sistim pencernaan manusia dari mulut sampai anus lebih kurang 6 m. Sistim pencernaan dilengkapi dengan katub-katub (valves) yang berperan sebagai pembuka dan penutup sehingga sistim pencernaan berproses dengan sempurna. Katub di dalam usus berperan untuk meratakan penyaluran (pengaliran) makanan di dalamnya. Katub-katub terdapat pada antara lambung dan usus kecil (pylorus; yang berperan untuk menghidari aliran makanan dari usus kecil kembali ke lambung) dan antara usus kecil dan usus besar (valve between small and large intestine). Pada beberapa kejadian aliran penyaluran terbalik dapat saja terjadi, seperti pada saat muntah, aliran makanan berbalik dari yang normalnya.

Tekanan di dalam lambung dan usus (bagian-bagian dari sistim pencernaan) lebih besar dari pada tekanan atmosfer. Makanan yang dimakan (setelah kenyang) meningkatkan tekanan pada sistim pencernaan. Pertambahan tekanan ini ditandai dengan semakin tegangnya kulit perut.

Prinsip Kerja Turbin Gas

Bagi sebagian orang, mungkin turbin gas sudah tidak asing lagi bagi mereka. Namun tentu tidak bagi sebagian yang lain, mereka mungkin tidak menyadari bahwa pada saat mereka naik pesawat terbang, mesin yang digunakan kendaraan ini adalah turbin gas. Atau mungkin listrik yang mereka nikmati, tidak disadari bahwa salah satu pemasoknya adalah generator berpenggerak turbin gas. Bahkan bisa jadi kendaraan masa depan akan menggunakan turbin gas berbahan bakar ramah lingkungan 

                                             

Mobil Konsep Jaguar Berpenggerak Dua Gas Turbin dan Empat Motor Listrik

Turbin adalah suatu mesin rotari yang berfungsi untuk mengubah energi potensial aliran fluida menjadi energi gerak yang bermanfaat. Fluida yang digunakan untuk menggerakkan turbin antara lain adalah gas, air, uap air, dan angin. Perbedaan jenis fluida inilah yang membedakan tipe-tipe turbin, dimana salah satunya adalah turbin gas.                                                  

Rotor Turbin Gas

Prinsip kerja dari turbin gas tidak jauh berbeda dengan turbin-turbin yang lain. Putaran dari rotor turbin, diakibatkan oleh adanya gas bertekanan yang melewati sudu-sudu turbin. Gas dengan tekanan tinggi didapatkan dari pembakaran bahan bakar dengan udara, sesaat sebelum masuk turbin. Ekspansi udara hasil proses pembakaran inilah yang digunakan untuk menggerakkan sudu-sudu turbin.
                                          

Aliran Fluida Kerja Turbin Gas

Turbin gas menggunakan udara atmosfer sebagai media kerjanya. Udara masuk melalui sisi inlet akibat terhisap oleh kompresor. Kompresor ini berfungsi untuk memampatkan udara hingga mencapai tekanan tertentu. Biasanya, tekanan di akhir sudu kompresor mencapai 30 kali tekanan inlet kompresor. Pada sisi akhir kompresor udara bertekanan akan melewati difuser. Difuser ini berfungsi untuk mendukung kompresor meningkatkan tekanan udara.
                                               

                                                                   Area Pembakaran Turbin Gas
(Udara bertekanan mengalir dari kanan ke kiri)

Proses selanjutnya adalah masuknya udara bertekanan yang keluar dari kompresor untuk menuju area pembakaran (biasa disebut combustion chamber). Di area ini, dilakukan injeksi bahan bakar diikuti dengan proses pembakaran bahan bakar tersebut di dalam udara. Pembakaran ini mengakibatkan terjadinya ekspansi dari udara sehingga volume udara hasil pembakaran meningkat, dan tentu saja temperaturnya yang juga meningkat. Proses pembakaran di dalamchamber tidak akan meningkatkan tekanan udara, karena peningkatan volume udara akibat pemanasan cepat mengakibatkan udara berekspansi ke sisi turbin. Sedangkan kenaikan suhu udara hasil pembakaran, mengindikasikan kandungan energi dalam udara (entalpi) yang naik pula. Energi inilah yang akan dikonversikan menjadi tenaga putaran poros oleh turbin gas.

Udara hasil pembakaran selanjutnya masuk ke sisi turbin. Turbin gas terdiri atas beberapa stagesudu. Stage pertama yang dilewati oleh udara pembakaran disebut sisi high pressure stage(tekanan tinggi), sedangkan sudu yang paling akhir disebut dengan sisi low pressure stage (tekanan rendah). Sudu-sudu dari tiap stage turbin uap berfungsi sebagai nozzle, yang akan mengubah energi panas yang terkandung di dalam udara hasil pembakaran untuk menjadi energi gerak. Selain sisi rotor, sudu turbin juga terdapat pada sisi stator. Untuk lebih memahami bagaimana proses perubahan energi panas menjadi energi gerak putaran pada poros turbin, baca artikel berikut.                                          

Kompresor dan Turbin Gas Berada Pada Satu Shaft

Kompresor pada sistem turbin gas, berada pada satu poros (shaft) dengan turbin. Sebagian energi mekanis berupa rotasi poros yang dihasilkan oleh turbin, digunakan untuk memutar rotor kompresor. Pada pembangkit listrik, sebagian energi mekanis digunakan untuk memutar generator yang juga berada satu poros dengan turbin dan kompresor.
                                          

Animasi Mesin Turbojet Pesawat Terbang

Berbeda dengan mesin turbojet pesawat terbang, sebagian kecil energi panas udara hasil pembakaran digunakan untuk memutar turbin, yang selanjutnya energi putaran tersebut digunakan untuk memutar kompresor. Sebagian besar energi panas pada udara hasil pembakaran mesin jet digunakan untuk mendorong pesawat, dimana pada sisi keluaran turbin berbentuk nozzle. Nozzle ini berfungsi untuk meningkatkan kecepatan dorong gas buang, sehingga mendapatkan gaya dorong yang lebih besar bagi pesawat.

                                                         Mesin Turbojet Pesawat Terbang