Proses Kerja Mesin Konversi Energi

 

Lancang Kuning - Selama berabad-abad berbagai perangkat dan sistem telah dikembangkan untuk tujuan ini. Beberapa konverter energi ini cukup sederhana. Kincir angin awal, misalnya, mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik untuk memompa air dan menggiling biji-bijian. Sistem konversi energi lainnya jelas lebih kompleks, terutama yang menggunakan energi mentah dari bahan bakar fosil dan bahan bakar nuklir untuk menghasilkan tenaga listrik. Sistem semacam ini membutuhkan beberapa langkah atau proses di mana energi mengalami serangkaian transformasi melalui berbagai bentuk peralihan.

Banyak konverter energi yang banyak digunakan saat ini melibatkan transformasi energi termal menjadi energi listrik. Akan tetapi, efisiensi sistem semacam itu tunduk pada batasan mendasar, sebagaimana ditentukan oleh hukum termodinamika dan prinsip ilmiah lainnya. Dalam beberapa tahun terakhir, perhatian yang cukup besar telah dicurahkan untuk perangkat konversi energi langsung tertentu, terutama sel surya dan sel bahan bakar, yang memotong langkah perantara konversi ke energi panas dalam pembangkit listrik.

Energi

Energi biasanya dan paling sederhana didefinisikan sebagai setara atau kapasitas untuk melakukan pekerjaan. Kata itu sendiri berasal dari bahasa Yunani energeia: en, “in”; ergon, "bekerja." Energi dapat dikaitkan dengan benda material, seperti pada pegas melingkar atau objek bergerak, atau dapat terlepas dari materi, seperti cahaya dan radiasi elektromagnetik lainnya yang melintasi ruang hampa.

Baca Juga : Tempat Wisata di Pekanbaru

Energi dalam suatu sistem mungkin hanya sebagian tersedia untuk digunakan. Dimensi energi adalah dimensi kerja, yang, dalam mekanika klasik, didefinisikan secara formal sebagai produk massa (m) dan kuadrat dari rasio panjang (l) terhadap waktu (t): ml2 / t2. Ini berarti bahwa semakin besar massa atau jarak bergeraknya atau semakin sedikit waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan massa, semakin besar pekerjaan yang dilakukan, atau semakin besar pula energi dikeluarkan.

Transformasi energi

Sistem yang ideal

Sebuah contoh sederhana dari sebuah sistem di mana energi dikonversi dari satu bentuk ke bentuk lain disediakan dalam melemparkan bola dengan massa m ke udara. Ketika bola terlempar secara vertikal dari tanah, kecepatannya dan dengan demikian energi kinetiknya berkurang dengan mantap sampai akhirnya beristirahat sejenak di titik tertinggi.

Kemudian membalikkan dirinya sendiri, dan kecepatan serta energi kinetiknya meningkat dengan stabil saat kembali ke tanah. Energi kinetik Ekof bola pada saat ia meninggalkan tanah (titik 1) adalah setengah dari produk massa dan kuadrat kecepatan, atau 1 / 2mv12, dan menurun terus ke nol pada titik tertinggi (titik 2). Ketika bola naik di udara, ia memperoleh energi potensial gravitasi Ep.

Potensi dalam pengertian ini tidak berarti bahwa energi itu tidak nyata tetapi lebih tepatnya disimpan dalam bentuk laten dan dapat dimanfaatkan untuk melakukan pekerjaan. Energi potensial gravitasi merupakan energi yang disimpan dalam tubuh berdasarkan posisinya pada medan gravitasi.

Baca Juga : Akreditasi Jurusan Kampus Sekolah Tinggi Ilmu Kesehatan Mitra Lampung

Energi potensial gravitasi dari suatu m diamati untuk diberikan oleh produk dari massa, ketinggian h yang diperoleh relatif terhadap beberapa ketinggian referensi, dan percepatan g benda yang dihasilkan dari gravitasi bumi yang menariknya, atau mgh. Pada saat bola meninggalkan tanah pada ketinggian h1, maka energi potensial Ep1 adalah mgh1. Pada titik tertinggi, energi potensial Ep2 adalah mgh2

Dalam contoh ideal ini, energi kinetik bola di permukaan tanah diubah menjadi kerja dalam menaikkan bola ke h2 di mana energi potensial gravitasinya telah meningkat sebesar mg (h2 - h1). Ketika bola jatuh kembali ke permukaan tanah h1, energi potensial gravitasi ini diubah kembali menjadi energi kinetik dan total energi pada h1 lagi adalah 1 / 2mv12 + mgh1. Dalam rantai peristiwa ini, energi kinetik bola tidak berubah pada h1; dengan demikian pekerjaan yang dilakukan pada bola oleh gaya gravitasi yang bekerja padanya dalam siklus peristiwa ini adalah nol. Sistem ini dikatakan konservatif.

Baca Juga : Tempat Wisata di Riau

Memvariasikan derajat konversi dalam sistem nyata

Meskipun jumlah total energi dalam sistem terisolasi tetap tidak berubah, mungkin ada perbedaan besar dalam kualitas berbagai bentuk energi. Banyak bentuk energi, secara teori, dapat diubah sepenuhnya menjadi karya atau menjadi bentuk energi lain. Ini berlaku untuk energi mekanik dan energi listrik. Namun, gerakan acak dari bagian-bagian penyusun suatu bahan yang terkait dengan energi termal, mewakili energi yang tidak tersedia sepenuhnya untuk konversi menjadi energi terarah.

Insinyur Perancis Sadi Carnot menggambarkan (pada tahun 1824) siklus daya teoretis efisiensi maksimum untuk mengubah termal menjadi energi mekanik. Dia menunjukkan bahwa efisiensi ini ditentukan oleh besarnya suhu di mana energi panas ditambahkan dan limbah panas dilepaskan selama siklus.

Mesin praktis yang beroperasi pada siklus Carnot tidak pernah dirancang, tetapi siklus Carnot menentukan efisiensi maksimum konversi energi termal menjadi segala bentuk energi terarah. Kriteria Carnot menjadikan efisiensi 100 persen mustahil untuk semua mesin panas. Akibatnya, ini menjadi dasar bagi apa yang sekarang menjadi hukum kedua termodinamika.(Manda)