Mekanisme Dibalik Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah sesuatu hal yang tidak asing di penglihatan kita. Dalam kehidupan sehari-hari, pendingin tidak hanya  digunakan untuk mendinginkan makanan seperti freezer atau refrigator namun juga untuk mendinginkan mesin-mesin uap, dan cooling system pada kendaraan bermotor untuk menjaga suhu atau temperatur mesin agar tetap pada kondisi ideal. Tentu kita akan bertanya, bagaimanakah mekanisme atau cara kerja dari mesin pendingin itu hingga mampu untuk membuat rasa dingin di lingkungannya.

Mesin pendingin merupakan salah satu penerapan ilmu kimia fisika dari hukum termodinamika II yang berbunyi “Entropi suatu sistem yang terisolasi bertambah selama ada perubahan spontan” . Entropi ini dihasilkan dari proses irreversibel dimana terjadinya ketidakteraturan dari  energi dari sistem kepada lingkungannya akan semakin maksimal seiring dengan bertambahnya waktu proses ini disebut dengan kenaikan Entropi. Hukum kedua ini hanyalah pernyataa dari Clausius dan Kevin-Plank.

Dari proses perpindahan  energi sebagai kalor dari suatu sistem pendingin dari suhu atau temperatur yang rendah ke lingkungan yang bertemperatur tinggi, kemudian jika kalor  meninnggalkan sistem, entropi akan mengalami penurunan dan jika kalor memasuki sistem yang bertemperatur rendah, entropi akan mengalami kenaikan. Itulah sebabnya perubahan entropi secara menyeluruh adalah.

Dimana:
∆S    = perubahan entropi
|q|    = kalor
Tc    = temperatur rendah
Th     = temperatur tinggi

 Dari persamaan diatas diperoleh hasil yang positif (∆S > 0) , itu artinya kerja dari mesin pendingin bersifat spontan, Hal ini sesuai dengan prinsip kenaikan entropi dan pernyataan Clausius bahwa 

”Tidak mungkin suatu sistem apapun bekerja sedemikian rupa sehingga hasil satu-satunya adalah perpindahan energi sebagai panas dari sistem dengan temperatur tertentu ke sistem yang lebih tinggi tanpa dilakukan kerja dari luar”. 
 

Material pendingin yang menguap pada suhu -200oC. Dari proses penguapan yang berada di evaporator tersebut akan menyebabkan suhu dari lingkungan seluruhnya akan turun karena sirkulasi udara. Perlu diketahui bahwa prinsip kerja dari mesin pendingin adalah berkebalikan dengan mesin kalor. Mesin pendingin memindahkan energi kalor dari lingkungan bertempatur rendah ke lingkungan bertemperatur tinggi. Setiap melakukan kerja (W) energi kalor dari suhu rendah dalam pendingin (sistem) akan dikeluarkan ke ruangan yang bersuhu tinggi (lingkungan). 
 
(Gambar 1: Mesin Pendingin)
Kompresor dari pendingin akan mengirimkan energi kalor dari gas freon yang bertemperatur tinggi di dinding pendingin dimana energi kalor akan dikeluarkan dan diteruskan di kondensor dan mengalami penahanan di pipa kapirer sehingga suhu gas turun dan menjadi liquid atau cairan. Kemudian liquid akan melewati katup bertekanan tinggi hingga tabung bertekanan rendah dan menguap hingga menyerap energi kalor kembali dari evaporator dan membentuk liquid. Selebihnya liquid akan masuk lagi ke dalam kompresor dan memulai siklusnya dari awal. 

Dapat disimpulkan bahwa mekanisme perpindahan panas dari mesin pendingin merupakan penerapan dari hukum termodinamika II bagian sistem pendinginan spontan berdasarkan pada perubahan entropi sesuai dengan pernyataan Clausius dimana terjadi perpimdahan energi dari temperatur rendah ke temperatur tinggi berkebalikan dengan mesin kalor.

Literatur:
    Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga
    Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga
    Sears, Zemansky. 1985. Fisika untuk Universitas. Benacipta
    Foster, Bob. 2003. “Fisika Terpadu 2” Jakarta: Erlangga
    Foster, Bob. 2003. “Fisika Terpadu 2” Jakarta: Erlangga

By: Ririn Lailatul F 16630067