Model kerja dari panas

Jenis-Jenis Model Kerja Panas

Panas atau energi termal adalah bentuk energi yang dihasilkan ketika partikel mikroskopis bergetar. Getaran yang disebabkan oleh pergerakan partikel ini menciptakan sensasi yang kita sebut sebagai panas. Energi termal diukur dalam joule, dan produksinya atau perpindahannya umumnya disebut sebagai panas. Berbagai model kerja panas menunjukkan bagaimana panas ditransfer dari satu partikel ke partikel lainnya melalui berbagai medium. Model ini meliputi konveksi, radiasi, dan konduksi;

• Konveksi

  Konveksi terjadi ketika panas ditransfer melalui pergerakan cairan atau gas. Partikel dalam cairan atau gas berpindah dari satu tempat ke tempat lain, membawa panas. Arus konveksi menyebabkan pergerakan partikel. Model kerja panas yang menunjukkan konveksi dapat diamati ketika air mendidih dalam panci. Saat air mendidih, air mulai bergerak, partikel air yang lebih hangat bergerak ke atas, dan yang lebih dingin tenggelam. Gerakan ini disebut arus konveksi.

• Konduksi

  Konduksi panas terjadi ketika panas ditransfer melalui medium padat. Di sini, panas ditransfer ketika dua benda pada suhu berbeda bersentuhan satu sama lain. Partikel mikroskopis dari kedua benda bergetar dan bertabrakan satu sama lain, mentransfer panas dari benda yang lebih panas ke yang lebih dingin. Model kerja panas dapat ditunjukkan melalui batang logam. Jika salah satu ujung batang dipanaskan, panas akan merambat sepanjang batang. Partikel di ujung yang panas akan mulai bergetar dan, setelah bertabrakan dengan ujung yang lebih dingin, mulai mentransfer panas. Akhirnya, seluruh batang akan menjadi panas.

• Radiasi

  Radiasi adalah metode transfer panas yang tidak memerlukan medium. Di sini, panas ditransfer dalam bentuk gelombang elektromagnetik, yang meliputi gelombang inframerah. Gelombang elektromagnetik dapat merambat melalui ruang hampa, dan begitu mencapai suatu benda, mereka akan menyebabkan partikel benda tersebut bergetar. Hal ini pada gilirannya akan meningkatkan suhu benda, menyebabkannya menjadi panas. Model kerja panas dapat ditunjukkan melalui matahari. Panas yang dihasilkan oleh matahari mencapai bumi melalui radiasi, yang menyebabkan suhu di bumi meningkat.

Fungsi dan Fitur Model Kerja Panas

Model kerja panas adalah konsep penting dalam termodinamika yang menunjukkan bagaimana energi panas diubah menjadi energi mekanik. Salah satu fitur utama dari model ini adalah sumber panas, yaitu pembakaran bahan bakar atau resistensi listrik. Sumber panas ini memasok energi yang diserap oleh fluida kerja. Penggabungan fluida kerja adalah elemen lain yang memainkan peran penting dalam transfer energi panas. Fluida kerja sering diuapkan dan dibuat untuk mengalir melalui suatu sistem. Contoh umum fluida kerja meliputi air dan amonia.

Saat mendemonstrasikan model kerja panas, penting untuk menggunakan mekanisme yang konsisten yang menunjukkan bagaimana energi panas diubah menjadi energi mekanik. Secara umum, proses ini melibatkan pemanasan fluida kerja, meningkatkan tekanannya dan menyebabkannya mengembang. Ekspansi kemudian menyebabkan pergerakan komponen lain, yaitu turbin atau piston. Setelah ekspansi, fluida juga diizinkan untuk melewati turbin atau piston, di mana ia terus mengembang. Jika menggunakan piston atau turbin, piston atau turbin harus dihubungkan ke poros untuk menunjukkan kerja mekanik.

Langkah terakhir dalam konversi energi panas menjadi energi mekanik adalah kondensasi fluida kerja. Ini menunjukkan siklus sirkulasi fluida, yang diulang melalui penguapan, ekspansi, dan kondensasi. Siklus ini mewakili prinsip kerja keseluruhan dari model mesin panas. Beberapa model mesin panas meliputi model kerja seperti mesin Carnot, model mesin uap kerja, dan model kerja mesin mobil. Masing-masing model ini dapat digunakan untuk menunjukkan bagaimana energi panas diubah menjadi energi mekanik.

Aplikasi Model Kerja Panas

Model kerja panas menunjukkan bahwa panas dapat melakukan kerja. Model dapat digunakan untuk menjelaskan secara ilmiah berbagai aplikasi panas. Berikut adalah beberapa aplikasi;

• Mesin uap: Pada zaman dahulu, kereta api ditarik oleh kuda, tetapi seiring berjalannya waktu, mesin uap yang menggunakan tenaga panas kereta api menjadi bentuk transportasi utama. Kapal pertama menggunakan tenaga uap, dan penemuan kapal dengan mesin uap membuat transportasi di atas air jauh lebih cepat.
• Pemanasan bangunan: Selama musim dingin, orang menggunakan tenaga panas untuk menjaga bangunan dan rumah tetap hangat ketika di luar dingin. Perangkat seperti radiator minyak pemanas, tungku udara paksa, dan pemanas alas kaki listrik semuanya menggunakan panas untuk menghangatkan bangunan.
• Memasak makanan: Tempat lain di mana tenaga panas dapat digunakan adalah dalam memasak. Panas dari kompor atau oven membuat makanan siap untuk dimakan. Grill di luar juga menggunakan arang dan propana, yang menciptakan panas untuk memasak makanan.
• Kontrol iklim di mobil: Mobil memiliki sistem pemanas dan pendingin yang menggunakan tenaga panas untuk menjaga iklim yang tepat di dalam mobil, sehingga pengemudi merasa nyaman. Ketika mobil berjalan, ada panas yang berasal dari mesin, yang dapat berbahaya, tetapi mobil mendingin setelah panas meninggalkan sistem.
• Pembangkit listrik: Pembangkit listrik bermanfaat untuk menghasilkan listrik, dan banyak yang menggunakan panas untuk bekerja. Mereka merebus air untuk membuat uap, yang membuat turbin berputar untuk menciptakan tenaga. Ini berhasil karena, seperti yang dinyatakan sebelumnya, panas dapat diubah menjadi bentuk energi lain, dalam hal ini energi kinetik.
• Membuat bahan: Pembuatan banyak produk bergantung pada panas. Bisnis menggunakannya untuk melelehkan dan membentuk logam, kaca, dan plastik untuk membuat barang-barang ini menjadi bentuk tertentu. Panas juga dapat membantu untuk mengeraskan atau memperkuat bahan sehingga lebih kuat dan tahan lama.
• AC ruangan menggunakan panas untuk mendinginkan ruangan. Mereka mengambil udara hangat dari ruangan dan menurunkan suhunya dengan refrigeran, fluida khusus. Refrigeran ini menyerap panas dari udara dan mendinginkannya sebelum mengirimkannya kembali. Unit AC menggunakan panas untuk membuat ruangan lebih nyaman, terutama ketika cuaca panas di luar.

Cara Memilih Model Kerja Panas?

Saat membeli model panas untuk bisnis, beberapa hal harus diingat untuk memastikan bahwa model penghargaan panas akan memenuhi kebutuhan tersebut.

• Skala: Ukuran model kerja itu penting, karena akan menentukan apakah cukup panas yang disediakan. Jika lebih banyak panas diperlukan, model kerja yang lebih besar dengan lebih banyak BTU harus dipilih.
• Keluaran panas: Keluaran panas dari model kerja itu penting, karena akan menentukan berapa banyak panas yang dihasilkan. Ini diukur dalam BTU, yang merupakan singkatan dari British Thermal Units. Semakin tinggi jumlah BTU, semakin banyak panas yang dihasilkan.
• Jenis bahan bakar: Berbagai jenis bahan bakar dapat digunakan untuk bekerja dengan model panas. Ini termasuk propana, gas alam, minyak tanah, solar, bensin, pelet kayu, dan etanol. Jenis bahan bakar harus dipilih berdasarkan apa yang tersedia dan terjangkau. Model panas yang bekerja dengan gas biasanya lebih ekonomis daripada model yang menggunakan bahan bakar cair atau padat, tetapi tidak cocok untuk digunakan di dalam ruangan karena risiko keracunan karbon monoksida yang fatal, kecuali dinyatakan sebaliknya.
• Portabilitas: Apakah model tersebut akan dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain, portabilitas harus dipertimbangkan. Model yang dilengkapi dengan roda atau pegangan untuk memudahkan transportasi tersedia.
• Fitur keselamatan: Saat memilih model panas kerja, fitur keselamatan harus dipertimbangkan. Untuk mencegah unit terbalik, terlalu panas, atau menghasilkan asap karbon monoksida yang berbahaya, model kerja harus dilengkapi dengan fitur seperti pemutus otomatis. Detektor CO dan ventilasi yang memadai juga penting untuk keselamatan model kerja.
• Sertifikasi: Model panas kerja yang telah disertifikasi oleh American National Standards Institute (ANSI) atau organisasi Intertek biasanya lebih disukai.
• Pengguna dan pemeliharaan: Saat memilih model panas kerja, ini harus dipertimbangkan. Kemudahan dan perawatan rendah adalah karakteristik khas model yang menggunakan listrik. Namun, model yang membakar bahan bakar mungkin memerlukan pembersihan abu atau cerobong asap secara teratur.

Model Kerja Panas FAQ

Q1: Bagaimana panas diproduksi?

A1: Energi panas dihasilkan ketika partikel kecil dalam benda bergetar. Semakin cepat partikel bergetar, semakin panas benda tersebut. Gesekan atau penggosokan dua benda atau arus listrik yang mengalir melalui kabel dapat menyebabkan getaran ini. Arus mengalir melalui kabel, yang menyebabkan partikel bergetar dan menghasilkan panas.

Q2: Apa prinsip model kerja panas?

A2: Mesin panas bekerja dengan menggerakkan sesuatu di dalamnya dalam lingkaran. Di dalam mesin, benda panas mendorong bagian yang bergerak yang disebut piston ke satu sisi. Kemudian, air dingin mengembalikannya. Panas dan dingin membuatnya bergerak dalam lingkaran. Mesin mengubah tenaga dari panas ke dingin. Mesin di mobil bekerja dengan cara ini.

Q3: Apa proses perpindahan panas?

A3: Konduksi, konveksi, dan radiasi adalah tiga cara utama panas dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Konduksi adalah ketika panas ditransfer melalui kontak langsung, seperti ketika sendok logam menjadi panas karena menyentuh panci air mendidih. Konveksi adalah ketika panas bergerak melalui fluida, seperti udara atau air, yang disebabkan oleh gerakan fluida. Udara hangat naik dan udara dingin turun menciptakan angin yang menyebabkan konveksi. Radiasi adalah ketika panas bergerak melalui ruang kosong sebagai gelombang tak terlihat, seperti bagaimana matahari menghangatkan tanah dari jauh.

Q4: Apa saja 5 model kerja panas?

A4: Model kerja panas yang paling umum meliputi:

• Demonstrator konduksi: Model ini membantu dalam memahami konduksi panas melalui benda padat. Ini dirancang untuk memeriksa konduktivitas termal dari berbagai bahan dan untuk melakukan percobaan untuk menunjukkan perpindahan panas dengan konduksi.
• Mesin panas: Mesin panas mengambil energi dari sesuatu yang panas, seperti gas yang terbakar. Mesin ini memindahkan energi ini ke sesuatu yang dingin, membuat bagian yang bergerak yang disebut piston meluncur bolak-balik. Gesekan ini menciptakan tenaga yang dapat membuat mesin bekerja.
• Pemanas surya: Pemanas air surya adalah cara yang sederhana tetapi pintar untuk menggunakan sinar matahari gratis. Pemanas air surya menggunakan kotak datar khusus yang menangkap dan menahan kehangatan matahari. Pipa mengalir melalui kotak-kotak hangat ini dengan air dingin di dalamnya. Panas yang ditangkap dari matahari menghangatkan air dingin di dalam pipa, mengubahnya menjadi panas. Kemudian air panas ini dapat disimpan dalam tangki insulasi lain sampai dibutuhkan. Menggunakan tenaga surya menghemat uang dan listrik.
• Model insulator: Insulator adalah bahan yang menghentikan panas agar tidak mudah bergerak melewatinya. Insulator membantu menjaga udara hangat atau dingin di dalam bangunan sehingga sistem pemanas dan pendingin tidak perlu bekerja terlalu keras. Insulasi menjaga suhu di dalam nyaman tidak peduli seberapa ekstrem cuaca di luar. Ini dapat menghemat banyak energi.
• Kulkas kriogenik: Kulkas kriogenik mendinginkan benda hingga suhu yang sangat rendah, seperti -150 derajat Celcius. Mesin pendingin khusus membuat helium seperti gas menjadi dingin dan bertekanan rendah. Kemudian, helium dingin mendinginkan item yang akan dibekukan hingga suhu yang sangat rendah ini.