## KAJIAN KONSEP TERMODINAMIKA PADA AIR PURIFIER SEDERHANA
Dinda Putri Zulfira 1* , Muhammad Meutuah Syahni 2 , Nurmasyitah 3
Universitas Samudra 1,2 , Universitas Pendidikan Indonesia 3
dindaputrizulfira9@gmail.com
INFO ARTIKEL ABSTRAK
Diterima : 05-02-2023 Direvisi   : 13-01-2023 Disetuji   : 14-02-2023 Pada  kehidupan  sehari-hari  udara  yang  kita  hirup  ini  sangat berpengaruh  terhadap  tubuh  terlebih  kesehatan  manusia.  Apabila  kita menghirup  udara  yang  tidak  bersih  atau  kotor  sudah  jelas  itu mengganggu  aktivitas  serta  kesehatan  tubuh,  maka  kita  memerlukan alat yang dapat membantu meringankan hal tersebut agar aktivitas serta kesehatan dapat  membaik. sehingga kita  membutuhkan  alat pembersih ruangan seperti air purifier. Tujuan dari percobaan dirancang perangkat air  purifier  agar  udara  yang  terkontaminasi  dapat  tercegah,  Kelebihan dari  alat  ini  tentunya  untuk  membersihkan  udara  yang  kotor  seperti polusi  yang  berbeda-beda  seperti  asap  rokok,  air  purifier  juga  dapat menyaring  udara  kotor  di  kamar  tidur,  seperti  bakteri,  jamur,  dan tungau debu, yang menyebabkan alergi dan gangguan tidur, rancangan air  purifier  ini  menggunakan  alat  sensor  berupa  arduino  esp  32  yaitu pendeteksi  yang  terhubung  menggunakan  wifi  dan  android  melalui aplikasi  yang  berbasis  IOT  (Internet  Of  Things)  yang  cara  kerjanya menggunakana  jaringan  kolektif  yang  terhubung,  teknologi  ini  dapat mengfasilitasi  penghitungan  suhu  udara  dan  jumlah  udara  kotor  yang terkontiminasi.

## ABSTRACT
In  everyday  life,  the  air  we  breathe  is  very  influential  on  the  body, especially human health. If we breathe unclean or dirty air, it is clear that it is disturbing activity and body health, so we need a tool that can help alleviate this so that activity and health can improve. so we need a room cleaner room like an Air Purifier. The aim of the experiment is to design  an  Air  Purifier  device  so  that  contaminated  air  can  be prevented.  The  advantage  of  this  tool  is,  of  course,  to  clean  dirty  air Like different pollution such as cigarette smoke, Air purifiers can also filter  dirty  air  in  the  bedroom,  such  as  bacteria,  mold  and  dust  mites, which  cause  allergies  and  sleep  disturbances.This  Air  Purifier  design uses a sensor tool in the form of an arduino esp 32, which is a detector that is connected using wifi and Android through an application based on  IOT  (Internet  Of  Things)  which  works  by  using  a  connected collective network, this technology can facilitate the calculation of air temperature and the amount of contaminated dirty air.
*Author: Dinda Putri Zulfira Email : dindaputrizulfira9@gmail.com
Kata  kunci :  Air  purifier; arduino  esp  32;  iot  (internet of things); tekanan udara
Keywords: Air Purifier;
arduino esp 32; IOT
(Internet  Of  Things);  Air Pressure.

## Pendahuluan
Sembilan  dari  sepuluh  orang  menghirup  udara  yang  tercemar  setiap  hari.
Pada  tahun  2019,  polusi  udara  dianggap  oleh  WHO  sebagai  risiko  lingkungan terbesar  bagi  kesehatan (Ruhiat  &  Heryadi ,  2019).  Suatu  keadaan  dimana campuran partikel dan gas dapat mencapai konsentrasi berbahaya baik di dalam maupun di luar rumah disebut polusi udara ( Simarmata et al ., 2022). Jenis polusi udara  dapat  terbagi  menjadi  polusi  udara  rumah  tangga  (household  pollution) terjadi  karena  pembakaran  bahan  bakar  padat  untuk  pemanasan  dan  memasak,
termasuk  batubara,  kayu,  dan  kotoran  serta  polusi  udara  ambien  (ambient  air pollution)  yang  disebabkan  oleh  emisi  dari  kegiatan  seperti  pembangkit  listrik, transportasi,  pertanian,  pembakaran  terbuka,  dan  household  air  pollution  itu sendiri ( Hulu et al ., 2020).
Menurut  hasil  studi  yang  dilakukan,  maka  dibuat  rancangan  air  purifier menggunakan komponen-komponen yang ada ( Kustiani & Brihandhono , 2017).
Selain  itu  juga,  pembuatan  prototipe  air  purifier  ini  berguna  untuk  menyebar luaskan  kebutuhan  sterilisasi  udara  yang  ergonomis,serta  berguna  dalam menjaga kesehatan lingkungan agar dapat meningkatkan produktifitas seseorang dalam bekerja di  dalam  ruangan, penyakit, pola makan  yang buruk, stres, gaya hidup tidak sehat dan kurangnya udara bersih adalah beberapa penyebab utama kesehatan  yang  buruk  ( Faisal  &  Susanto ,  2017).  Udara  yang  tercemar  adalah salah satu dari lima penyebab paling berbahaya di dunia ( Widodo et al ., 2017).
Air  Purifier  adalah  alat  yang  digunakan  untuk  membersihkan  udara  yang dihirup didalam ruangan, alat ini mampu mampu mengeluarkan udara bersih dan segar  dari  polusi  yang  bisa  dihirup  dengan  nyaman  ( Ramdani  et  al .,  2021).
Manfaat  alat  ini  ialah  menghilangkan  bau  tidak  sedap,  untuk  meningkatkan kualitas  tidur,  mengurangi  timbulnya  kemunculan  jamur,  dan  bisa menghilangkan asap yang berada disekitar kita ( Syah et al ., 2021).
Air  Purifier  memiliki  manfaat  untuk  membersihkan  debu,  polusi  udara yang  kotor  dan  menghilangkan  bau  yang  mengganggu  ruangan  ( Reksa  et  al ., 2021). Yang dimaksud dengan hukum 1 termodinamika ialah persamaan energi dengan dinyatakan sebagai jenis energi yang berubah dalam sebuah sistem yaitu energi  dalam  ( Muchlisyiyah  et  al .,  2017).  Jadi  tidak  ada  perpindahan  energi seperti kalor serta usaha yang diberikan, energi didalamnya konstan (Hutapea & Windarta , 2022).
Hubungan  termodinamika  dengan  Air  Purifier  adalah  hukum  tersebut menyatakan  bahwa  perubahan  energi  pada  suatu  sistem  yang  tertutup  (closed system) terjadi jika ada interaksi dengan lingkungan dalam bentuk usaha (work) dan  kalor  (heat).  Dengan  kata  lain,  pengurangan  energi  pada  Air  Purifier  ialah tidak  menandakan  bahwa  energi  tersebut  hilang,  melainkan  energi  terkonversi atau  berpindah  ke  lingkungan  dalam  bentuk  usaha  atau  kalor,yang  menjadi faktor  utama  ialah  lingkungan  yang  tercemar  akibat  adanya  udara  yang berpolusi  ( Yusron  &  Saputro ,  2018).  Dijelaskan  oleh  bahwa  manusia  saat  ini 90%  beraktifitas  pada  ruangan  tertutup.  Udara  bersih  di  ruang  tertutup  penting karena  berdampak  langsung  pada  kesehatan  manusia,  Faktor  penyebab  polusi udara pada ruangan tertutup  diantaranya adalah banyak orang didalam  ruangan tanpa  ventilisasi  udara,  penggunaan  pengharum  ruangan,  parfum  yang berlebihan serta debu dari luar ruangan ( Syamiyah , 2021). Dalam kondisi seperti ini  maka  perlu  dilakukan  sterilisasi  udara  secara  berkala  agar  dapat  menjaga kebersihan udara dalam ruangan tertutup ( Tomasoa et al ., 2022).

## Metode Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen  dengan  pendekatan  khas penelitian  dan  pengembangan  (RND).  Dengan  arah  pengembangan  yang diterapkan  metode  ini,  maka  dihasilkan  suatu  produk  atau  pembelajaran berdasarkan tujuan yang ingin dicapai, yang tentunya dapat dikembangkan lebih lanjut dan disempurnakan untuk penelitian selanjutnya. Langkah-langkah penelitian dapat dilihat pada flowchart berikut.

## Gambar 1. Diagram Alir penelitian

## Gambar 2. Diagram Alur Pembuatan
Fase  kedua  menyangkut  implementasi  sistem  pemurnian  udara  dengan menerapkan  seluruh  desain  sistem  dan  mengintegrasikan  sistem  yang diproduksi.  Penelitian  ini  dilakukan  dalam  rangka  Universitas  Samudra.  Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini tercantum dalam tabel berikut.
Tabel 1. Alat dan Bahan Bahan Jumlah Kipas AC 220 volt 1 buah Saklar OFF 4 PIN 1 buah Filter Udara 1 buah Lampu UV LED T4 40 1 buah Terminal Kabel 16 mm 1 buah Lampu Kolong LED 3 Mata 12 volt 1 buah Kabel Jumper Merah, Hitam, kuning 1 buah Cat putih 1 buah Lem  Batang 1 buah Triplek Kayu 1 buah Sekrup 1 buah
Alat Jumlah Palu 1 buah Gergaji 1 buah Bor listrik 1 buah Lem tembak 1 buah Kuas 1 buah
Pengumpulan  data  yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini  ialah  mengambil hasil  data  tekanan  udara  pada  setiap  waktu  data  percobaan  uji  Air  purifier selama  waktu  yang  diamati  secara  berkala  setiap  menitnya  untuk  mengetahui hasil tekanan udara yang dihasilkan, dari kinerja air purifier.

## Gambar 2. Alat Air Purifier
Uji  kelayakan  dengan  arduino  esp  32  pendeteksi  debu,  ethanol,  dan  gas CO. Ukuran ruangan yang digunakan adalah sebesar 6,4m x 3,2m dengan jarak antara air purifier dengan alat pada titik A dan titik B sejauh 75cm. Pengukuran pada gas ethanol dilakukan selama 60 menit sebelum dinyalakan air purifier dan 60  menit  setelah  air  purifier  dinyalakan  selama  50  menit.  Pengukuran    kadar debu  dilakukan  selama  30  menit  sebelum  dinyalakan  air  purifier  dan  30  menit setelah air purifier dinyalakan selama 50 menit. Pengukuran  gas CO dilakukan saat terjadi pembakaran sampah dan 15 menit setelah air purifier dinyalakan.

## Hasil Dan Pembahasan
Setelah  menjalankan  metode  penelitian  yang  dilakukan  maka  tahap terakhir  pada  penelitian  ini  adalah  pengujian  kelayakan  air  purifier  dalam sterilisasi  ruangan  tertutup.  Pengujian  dilakukan  yakni  dengan  3  indikator diantaranya gas CO, kadar ethanol, dan kadar debu dalam jangka waktu tertentu sebelum dan setelah penggunaan air purifier.
1. Hasil pengujian arduino esp 32
Hasil  pengujian  arduino  esp  32    dilakukan  selama  15    menit    dengan menggunakan  asap  pembakaran  sampah  dengan  menyalakan  air  purifier. Diketahui  dengan  menggunakan  air  purifier  yang  telah  didesain  ini  pada
ruangan tertutup dapat  melakukan sterilisasi  udara secara cepat  sehingga udara dapat secara cepat kembali bersih.
2. Hasil Pengujian Arduino esp 32

## Gambar 3. Pengujian Arduino esp 32
Hasil pengujian alat ini dilakukan selama 15 menit dengan menggunakan asap  yang  dihasilkan  dari  pembakaran  kertas  dengan  menghidupkan  Air Purifier, alat ini dapat mensterilkan udara kotor yang terdapat dalam ruangan.
Dari  grafik  yang  terlihat  pada  Gambar  diatas  dapat  kita  ketahui peningkatan  kadar  gas  CO  mulai  dari  menit  ke  2  namun  puncak  polusi  udara pada ruangan tertutup pada menit ke 7 dan mulai terdapat penurunan pada menit ke 8. Secara keseluruhan, efektifitas air purifier yang dapat dibaca oleh arduino dapat  menurunkan  polusi  udara  akibat  gas  CO  sebesar  93,17%  dalam  jangka waktu <15 menit.
3. Hasil Pengujian Aplikasi IOT
Gambar 4. Tampilan IOT Pada Aplikasi Indihome.
Pada  Gambar  4  merupakan  tampilan  kontrol  IoT  dengan  menggunakan aplikasi  Indihome.  Tampilan  tersebut  terdiri  atas  grafik  dari  kadar  gas  CO, temperatur, dan kelembaban udara. Kontrol otomatis yang dapat dilakukan jarak
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Kadar CO Kadar CO
jauh adalah kontrol on-off untuk  exhaust dan UV. Kondisi UV on hanya dapat dilakukan pada saat exhaust on.
4. Hasil Pengujian Kadar Ethanol
Gas  ethanol  pada  ruangan  tertutup  dapat  bersumber  dari  minyak  wangi yang  berlebihan,  parfum  ruangan,  dan  penggunaan  cairan  yang  mengandung kadar  alkohol  cukup  tinggi.  Pengujian  dilakukan  pada  dua  titik  seperti  yang telah digambarkan pada Gambar . Hasil pengujian diketahui seperti pada Tabel dibawah  inidiketahui  bahwa  Air  purifier  telah  berfungsi  optimal  dalam menurunkan  kadar  ethanol  dalam  jangka  waktu  60  menit  dengan  rata-rata sebesar 6,52 PPM atau sekitar 93,53%.
Tabel 1. Hasil Pengujian Kadar Ethanol No Lokasi Pengukuran Hasil Pengukuran (PPM) 1 Titik A Sebelum Air Purifier Nyala 8,20 2 Titik B Sebelum Air Purifier Nyala 5,90 3 Titik A Setelah 60 menit Air Purifier Nyala 0,55 4 Titik B Setelah 60 menit Air Purifier Nyala 0,54

## 5. Hasil Pengujian Kadar Debu
Pengujian  kadar  debu  dilakukan  dengan  mengambil  sampel  debu  selama 30 menit pada saat air purifier sebelum dinyalakan dan selama 30 menit setelah 60  menit  air  purifier  dinyalakan.  Perbedaan  kadar  debu  tampak  signifikan perbedaannya  setelah  diambil  sample  secara  kualitatif  kadar  debu  juga  turun seperti  terlihat  pada  Tabel  dibawah.  Berdasarkan  hasil  pengujian  kadar  debu, penurunan  kadar  debu  sebesar  63,87%  selain  itu  juga,  diketahui  nilai kelembaban  juga  mengalami  penurunan  banyak  6%  setelah  air  purifier dinyalakan pada ruangan tertutup.
Tabel 2. Hasil Pengujian Kadar Debu No   Lokasi Pengukuran Kadar Debu ( 𝒎𝒈 / 𝒎 𝟑 ) RH (%)
1 Titik A Sebelum Air Purifier Nyala 0,0995 64 2 Titik B Sebelum Air Purifier Nyala <0,0109 64 3 Titik A Setelah 60 menit Air Purifier Nyala 0,0360 59 4 Titik B Setelah 60 menit Air Purifier Nyala 0,0283 59

## Gambar 5. Perbedaan Kadar Debu

## 6. Evaluasi
Untuk  menghemat  energi,  lampu  UV  tidak  perlu  dinyalakan  secara  terus menerus  karena  dikhawatirkan  radiasi  dari  sinar  UV.  Harapannya,  akan  ada dilakukan  pengujian  lanjutan  mengenai  sinar  UV  pada  air  purifier  apabila dilakukan selama terus menerus.

## Kesimpulan
Dari  perancangan  alat  penjernih  udara  sebagai  penjernih  udara  dalam ruangan,  dari  penelitian  yang  kami  lakukan  dapat  disimpulkan  bahwa  alat penjernih  udara    yang    dirancang  dapat  bekerja  dengan  baik.  Kadar  debu  di udara  turun  63,87%  dan  kadar  etanol  di  udara  turun  93,53%  dalam  waktu  60 menit,  Alat  ini  dapat  menghilangkan  debu  kurang  lebih  99,97  persen  hingga ukuran 0,3 mikron, termasuk tungau debu. Teknologi Air Purifier memiliki filter bawaan yang menangkap partikel debu berbahaya ini.

## Bibliografi
Faisal,  H.  D.,  &  Susanto,  A.  D.  (2017).  Peran  Masker/Respirator  dalam Pencegahan  Dampak  Kesehatan  Paru  Akibat  Polusi  Udara. Jurnal Respirasi , 3 (1), 18–25.
Hulu,  V.  T.,  Tasnim,  T.,  Sitorus,  S.,  Parinduri,  L.,  Sitorus,  E.,  Chaerul,  M., Puspita,  R.,  Sianturi,  E.,  Simarmata,  M.  M.  T.,  &  Munthe,  S.  A.  (2020). Kesehatan Lingkungan . Yayasan Kita Menulis.
Hutapea,  T.  H.,  &  Windarta,  J.  (2022).  Pemanfaatan  Gas  Buang  Turbin  Gas Siklus Terbuka Dengan Sistem Organic Rankine Cycle. Jurnal Energi Baru Dan Terbarukan , 3 (2), 99–120.
Kustiani,  L.,  &  Brihandhono,  A.  (2017).  (Ibm)  Bagi  Guru  SMP  Budimulia Pakisaji Malang Pelatihan Tentang Penelitian Tindakan Kelas. JPM (Jurnal Pemberdayaan Masyarakat) , 2 (2), 116–123.
Muchlisyiyah,  J.,  Laeliocattleya,  R.  A.,  &  Putri,  W.  D.  R.  (2017). Kimia  Fisik Pangan . Universitas Brawijaya Press.
Ramdani,  D.,  Nasrullah,  N.,  &  Ginanjar,  A.  (2021).  Potensi  Air  Purifier  sebagai Pilar  Bagi  Kesehatan  Masyarakat. Jurnal  Tiarsie , 18 (1),  19–26. https://doi.org/10.32816/tiarsie.v18i1.91
Reksa, M. A., Zahara, J. P., Faradilla, P., Anggraini, W., & Syahbudi, M. (2021). Analisis  Perilaku  Masyarakat  dalam  Menjaga  Kebersihan  Lingkungan,
Lingkungan  VI  Kelurahan  Cengkeh  Turi  Kecamatan  Binjai  Utara  Provinsi Sumatera Utara. PKM Maju UDA , 2 (1), 35–48. https://doi.org/10.46930/pkmmajuuda.v2i1.1183
Ruhiat,  F.,  &  Heryadi,  D.  (2019).  Strategi  NGO  lingkungan  dalam  menangani polusi  udara  di  Jakarta  (Greenpeace  Indonesia). Andalas  Journal  of International Studies (AJIS) , 8 (1), 16–30.
https://doi.org/10.25077/ajis.8.1.16-30.2019
Simarmata, M. M. T., Asmuliani, R., Pasanda, O. S. R., Marzuki, I., Soputra, D., Sudasman, F. H., Mohamad, E., Syahrir, M., Hardiyanti, S. A., & Mahyati, M. (2022). Pengantar Pencemaran Udara . Yayasan Kita Menulis.
Syah, N., Danhas, Y. H., & SP, M. S. (2021). Ekologi Industri . Deepublish.
Syamiyah, N. (2021). Pencemaran Udara Dalam  Ruangan (Karbon Dioksida dan Total  Senyawa  Organik  Volatile)  Serta  Gangguan  Paru  Pada  Siswa  SD  di Depok. JOURNAL  OF  BAJA  HEALTH  SCIENCE , 1 (02),  126–140. https://doi.org/10.47080/joubahs.v1i02.1485
Tomasoa,  G.  E.,  Gunardi,  W.  D.,  &  Dharmawan,  A.  (2022).  Pengaturan  Sistem Heating  Ventilation  and  Air  Conditioner  (HVAC)  untuk  Pencegahan Kontaminasi  SARS-CoV-2  dalam  Ruangan. Jurnal  Kedokteran  Meditek ,
Widodo, S., Amin, M. M., Sutrisman, A., & Putra, A. A. (2017). Rancang bangun alat monitoring kadar udara bersih dan gas berbahaya CO, CO2, dan CH4 di dalam ruangan berbasis mikrokontroler. Pseudocode , 4 (2), 105–119.
Yusron,  A.,  &  Saputro,  D.  D.  (2018).  Analisa  Performa  Heat  Recovery  Steam Generator Sebelum Dan Sesudah Cleaning Di PT Indonesia Power Tambak Lorok  Semarang  Menggunakan  Software  Matlab  R.  12. Sainteknol:  Jurnal Sains Dan Teknologi , 16 (1), 1–12.
©  2022  by  the  authors.  Submitted  for  possible  open  access  publication  under  the  terms  and conditions  of  the  Creative  Commons  Attribution  (CC  BY  SA)  license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).