Aplikasi termodinamika : Termos

APLIKASI TERMODINAMIKA : TERMOS AIR

Pada kehidupan sehari-hari alat bantu berupa termos pasti sering kalian jumpai dalam ukuran besar atau kecil sehingga bisa dibawa kemanapun. alat ini membantu kita dalam penyimpanan air panas atau air dingin. Termos adalah suatu alat bantu komponen bersifat adiabatik yang di desain khusus dan digunakan untuk menyimpan air minuman dingin atau panas dengan menjaga suhunya agar tidak berubah. Misalnya jika di isi dengan air dingin dalam termos maka suhu air tidak berubah dikarenakan kalor tidak dapat merambat ke dinding termos. Termos ini  ditemukan secara tidak sengaja di Oxford University oleh Sir James Dewar. Dewar bersama John Fleming melakukan penelitian yang dikenal sebagai teori Superkonduktivitas dimana daya tahan elektris pada temperature -200°C dan 200°C diprediksi akan hilang pada -273,15°C. Dari penelitian tersebut mereka tidak sengaja menemukan tabung hampa udara dan termos ditemukan berdasarkan adaptasi tabung hampa udara dimana termos mampu menjaga temperature pada air dingin atau panas agar tetap.

Termos air terbuat dari beberapa bahan yang bersifat adiabatik antara lain tabung kaca panas yang hampa udara sehingga tidak ada kalor yang kontak dengan air panas, stereo foam burfungsi agar melindungi tabung kaca  agar tidak ada perpindahan panas dari air panas ke tabung kaca, casing termos sebagai pengaman dan tutup termos sebagai isolator. Bagian-bagian dari alat termos adalah sebagai berikut:

1.         Tutup Sumbat yang terbuat dari bahan isolator (gabus) berfungsi untuk menghambat atau mencegah adanya transfer panas secara konduksi

2.         Dinding dalam kaca yang mengkilap berfungsi untuk menghambat atau mencegah adanya transfer panas dari air sehingga panas tidak dapat diserap oleh dinding

3.         Dinding luar kaca mengkilap berlapis perak berfungsi untuk menghambat atau mencegah transfer panas secara radiasi

4.         Ruang hampa udara yang berfungsi untuk membatasi panas yang mungkin hilang secara konveksi

5.         Dinding pelindung kaca yang berfungsi sebagai isolator antara tabung kaca dengan sekitar

6.         Karet penahan kaca yang berfungsi untuk menjaga letak botol pada tempatnya

Prinsip kerja Termos adalah isolator (menghambat perpindahan kalor dari air ke udara luar). Termos telah didesain untuk memepertahankan suhu yang mencegah perpindahan kalor atau panas melalui konduksi, radiasi dan konveksi yang bersifat adiabatik (tidak terjadinya interaksi antara lingkungan dan sistem) sehingga kalor atau panas yang masuk dalam termos tidak dapat diserap atau dilepas oleh sistem (Q = 0) dan W = ∆U (usaha akan sama dengan perubahan energi) karena terhambat oleh kaca putih dan mengkilap seperti cermin yang sedikit menyerap panas jika dibandingkan dengan warna gelap. Kalor juga akan terhambat oleh celah udara tabung dan dinding dan kalor terhambat oleh dinding termos yang dibuat dari plastik atau logam perak dimana panas yang dihantarkan kurang baik. Hal ini menyebabkan termos mampu mempertahankan suhu air dalam beberapa hari karena suhu air dalam termos tidak terkontaminasi dengan suhu lingkunganya.

Penerapan termos dengan hukum termodinamika 1 terjadi ketika proses adiabatik dimana (Q = 0) sehingga (W = ∆U). Proses adiabatik dapat terjadi pada sistem yang tertutup dan terisolasi maupun tidak. Apabila sistem berisi gas mula-mula mempunyai volume dan tekanan V1 dan p1 dan mengalami proses adiabatik antara sistem dan lingkungan sehingga volume dan tekanan gas berubah menjadi V2 dan p2, maka W (usaha dari gas) dinyatakan sebagai berikut :

γ : konstanta dari perbandingan kapasitas kalor molar gas pada volume dan tekanan yang konstan dan γ > 1.