## PENERAPAN TERMODINAMIKA HEATING DAN COLLING PADA DISPENSER
Fatiatun Fatiatun 1* , Arsita Dwi Pratiwi 1 , Alvina Chusnul Wirdati 1 , Nur Avifatun 1 Prodi Pendidikan Fisika, Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Keguruan, Universitas Sains Al-Qur’an Jawa Tengah di Wonosobo Email: fatia@unsiq.ac.id

## INFO ARTIKEL

## ABSTRAK
Riwayat Artikel : Diterima : 02 Maret 2022 Disetujui : 02 Mei 2022 Termodinamika  adalah  ilmu  tentang  sebuah  energy  yang membahas  secara  khusus  mengenai  hubungan  energi  panas dengan  energi  lain.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui penerapan  dari  hukum  termodinamika  dalam  kehidupan  sehari- hari  khususnya  pada  sistem  kerja  dispenser.  Subjek  pada penelitian  adalah  dua  kompenen  utama  dari  sistem heating dan cooling yang  mana  sistem  tersebut  merupakan  penerapan  dari ilmu  termodinamika.  Obyek  dari  penelitian  ini  yaitu  kombinasi antara  komponen  pada  dispenser  yaitu heater (sebagai  mesin pemanas  air  pada  tabung)  dan kompresor (sebagai  mesin pendingin  air  pada  tabung)  yang  bekerja  dalam  sistem penggunaan  dispenser  tiga  suhu.  Metode  penelitian  ini menggunakan metode kepustakaan. Sehingga dalam penelitian ini disimpulkan  bahwa  penerapan  ilmu  termodinamika  dalam dispenser menghasilkan perubahan energi listrik yang menjadi 2 sistem berupa system heating dan colling.
Kata Kunci :
Termodinamika,Pemanas, Pendingin, Dispenser

## ARTICLE INFO

## ABSTRACT
Article History : Received : 02 Maret 2022 Accepted : 02 Mei 2022 Thermodynamics is the science of energy that deals specifically with  the  relationship  between  heat  energy  and  other  energies. This research was conducted to determine the application of the laws  of  thermodynamics  in  everyday  life,  especially  in  the dispenser work system. The subjects of this research are the two main components of the cooling and heating system, which is the application of the science of thermodynamics. While the object of this research  is a  combination  of  components in  the  dispenser, namely  the  heater  (as  a  water  heater  in  the  tube)  and  a compressor (as a water cooling machine in the tube) which works on a three-temperature dispenser system. . This research method uses the library method. So in this study it was concluded that the application  of  thermodynamics  to  the  dispenser  resulted  in changes in electrical energy into 2 systems, namely the cooling system and heating system.
Keywords:
Thermodynamics, Heating, Cooling, Dispenser

## 1. PENDAHULUAN
Termodinamika  adalah  salah  satu  teori utama  fisika  yang  membahas  hubungan  energi suatu  sistem  dan  dapat  digambarkan  sebagai ilmu  yang  mempelajari  besaran  fisika  tertentu dan menjelaskan perilaku zat di bawah pengaruh panas. Termodinamika memiliki beberapa peran penting dalam analisis pada sebuah sistem yang terlibat dalam proses transfer energi (Sari, 2013). Termodinamika  merupakan  ilmu  energi  yang mendalami  mengenai  hubungan  antara  panas, kerja,  entropi,  dan  kesepontanan  proses (Yolanda,  2021).  Energi  bisa  diubah  dari  satu bentuk ke bentuk yang lainnya, baik secara alami atau buatan manusia (Hetharia, 2018). Perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan teknologi  (IPTEK)  berusaha  menggunakan energi serta memanfaatkan energi tersebut untuk memenuhi  kebutuhan  hidup  masyarakatnya. Salah satunya adalah kebutuhan akan pemanasan dan pendinginan. Dengan meningkatnya permintaan  dan  kebutuhan,  orang  berusaha mencari sumber energi alternatif baru dan lebih efisien.  Salah  satu  solusi  hemat  energi  yang dapat digunakan untuk pemanasan dan pendinginan ramah lingkungan adalah dispenser. Dispenser  merupakan  peralatan  rumah  tangga yang  serta  merta  menggunakan  energi  listrik sebagai  komponen  pusat  untuk  memanaskan suatu  elemen  pemanas  dan  digunakan  pada sistem operasi pendinginan (Harahap, 2021).
Dispenser  menggunakan  penerapan  dari hukum 1 termodinamika yang mana menggunakan  prinsip  dari  perubahan  suhu  di dalam  komponennya.  Perubahan  yang  terjadi yaitu perubahan suhu dari normal menjadi suhu yang  panas  ataupun  dingin.  Perubahan  tersebut dipengaruhi oleh arus listrik yang dihubungkan pada dispenser. Aliran listrik yang mengalir dari kabel  pada  dispenser  menjadikan  komponen  di dalamnya beroperasi sesuai dengan fungsinya.
Dispenser umumnya tidak dapat membedakan  preferensi  penggunaan  pada  suhu air  minum.  Ketika  pengguna  lupa  mematikan kran,  air  akan  terus  mengalir  dari  dispenser. Sehingga  dirancanglah  dispenser  pintar  untuk menyesuaikan  suhu  pada  air  secara  tidak  sama untuk  mencegah  hal-hal  yang  tidak  diharapkan (Benny, 2015) .
Sebagian  masyarakat  menggunakan pemanas air minum dengan merk yang berbeda-
beda,  namun  sebagian  tidak  memahami  atau bahkan  tidak  mengetahui  sistem  operasi dispenser yang menggunakan penerapan hukum termodinamika  yang  benar  pada  kehidupan sehari-hari.
Artikel  penerapan  termodinamika  pada heating  dan  colling  pada  dispenser  dibuat dengan latar belakang tersebut. Penulis berkeinginan menambah pemahaman yang lebih kepada  pembaca  terhadap  penerapan  hukum termodinamika  dalam  kehidupan  sehari-hari khususnya pada dispenser.

## 2. METODE
Pada dispenser dilakukan sebuah penelitian dengan menggunakan metode kepustakaan.  Metode  tersebut  digunakan  untuk memperolah landasan teori yang kuat, sehingga mempermudah  dalam  proses  pelaksanaan penelitian.  Literatur  yang  digunakan  dalam metode  penelitian  ini  menggunakan  buku  dan jurnal ilmiah.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hukum 1 Termodinamika
Hukum  1  Termodinamika  menyatakan “Energi  tidak  dapat  diciptakan  dan  tidak  dapat dimusnahkan,  tetapi  hanya  dapat  diubah bentuknya” (Agreement, 2006).
Dalam  hukum  1  Termodinamika,  dipaparkan mengenai  perubahan  energi  dalam  sistem tertutup, ∆t ( 0 C),  akan  sama  dengan  kalor  yang ditambahkan  ke  sistem  dikurangi  kerja  yang dilakukan oleh sistem dalam bentuk persamaan:
∆t = Q-W
Dimana:
Q = Total  kalor  yang  ditambahkan ke sistem (Joule/kalori) W = Total kerja yang dilakukan
Hukum  I  Termodinamika  merupakan persamaan kekekalan energi yang  menyebutkan bahwa  satu-satunya  jenis  energi  yang  berubah dalam suatu sistem adalah energi dalam. Maksud dari pernyataan tersebut yaitu mentransfer energi sebagai panas dan kerja untuk sistem adalah nol, karena  memiliki  energi  internal  yang  konstan (Suryantari,  2013).  Berdasarkan  hal  tersebut,
dapat  disimpulkan  bahwa  dalam  keadaan  ini energi internal adalah nol atau konstan.

## 3.2 Perpindahan Panas
Perpindahan panas ( Heat Transfer ) merupakan ilmu yang memprediksi energi yang terjadi karena perbedaan suhu antara benda atau bahan  Energi  yang  berpindah  adalah  panas (kalor).  Kalor  dikenal  sebagai  benda  yang  bisa berpindah  dari  suhu  yang  lebih  tinggi  ke  suhu yang  lebih  rendah  (Rokhimi,  2015).  Hukum pencampuran  kalor  dimungkinkan  karena  kalor berpindah, sedangkan pada kalorimeter perpindahan  kalor  tidak  hanya  mengubah temperatur  suhu  suatu  zat  lokal,  tetapi  panas menyebar dari satu bagian ke bagian lain.

## 3.3  Prinsip  Kerja  Dispenser  Pada  Hukum  1 Termodinamika
Dispenser merupakan perabot rumah tangga yang memakai listrik untuk memanaskan elemen pemanas  dan  mengoperasikan.  Dispenser  atau pemanas air juga merupakan perangkat elektronik yang juga menggunakan pemanas dan kompresor untuk komponen utamanya (Singgeta, 2019). Fungsi heater adalah untuk memanaskan air  di  dalam  tangki  yang  biasanya  berkapasitas 200 hingga 300 watt (Harahap, 2021). Dispenser juga dapat mendinginkan air dengan menggunakan  alat  pendingin  seperti  kompresor pendingin.  Kedua  komponen  tersebut  saling berkesinambungan  satu  sama  lain  dalam menjalankan  serta  memaksimalkan  fungsi  dari sistem  kerja  dispenser.  Pada  dispenser  juga terdapat komponen pendukung yang ikut bekerja di  dalamnya.  Komponen  tersebut  berupa komponen  dalam  pada  dispenser  (Noor,  2017). Gambar  1  menunjukkan  gambar  komponen- komponen dispenser.
Gambar 1. Elemen-elemen dalam dispenser
Alur  dari  sistem  kerja  dispenser  adalah untuk  menyediakan  air  steril  atau  air  minum, seperti  air  yang  dikemas  dalam  galon.  Air mengalir melalui dispenser dan kemudian diolah sehingga  menyebabkan  perubahan  suhu,  baik dingin maupun panas. Proses pemanasan terjadi ketika  air  memasuki  tabung  heater.  Tabung pemanas  pada  dispenser  terbentuk  dari  logam- logam  yang  dikelilingi  elemen  pemanas,  maka air akan mengalir dari tampungan yang mengarah pada sensor temperatur yang berada pada tangki tinggi  dan  kemudian  air  yang  temperaturnya lebih  rendah  akan  menyerapnya,  kemudian setelah  itu  temperatur  air  yang  berada  pada tabung  pemanas  mencapai  temparatur  tinggi maka sensor suhu akan memutus arus listrik yang berada  dalam  elemen-elemen  pemanas.  Lampu yang  bertindak  sebagai  petunjuk  pemanas  bagi elemen  pemanas  yang  seharusnya  menyala menjadi mati atau redup (Darmawan, 2020).
Tabung  dispenser  dilengkapi  dengan elemen  pemanas  ( heater )  dan  sensor  suhu ( thermostat )  yang  bekerja  dengan  membatasi kerja  pemanas  agar  tidak  mengalami  kerja konstan  atau  terus  menerus  karena  dapat menghasilkan  suhu  air  yang  berlebihan,  hal  ini terjadi  karena  heater  bekerja  terlalu  keras  dan heater akan rusak (Megido, 2016). Hal ini dapat
dicegah  dengan  memasang  termostat  untuk membuat suhu lebih teratur.
Pada  saat  temperatur  air  dipanaskan  pada temperatur tertentu dan melebihi dari temperature kerja sensor thermostat akan bekerja serta  memutus  aliran  yang  mengaliri  heater (Megido,  2016). Heater akan  menghentikan proses kerja dan memperoleh temperatur air tetap sesuai  kebutuhan,  lampu  indikator  yang  semula berwarna  merah  akan  menjadi  kuning. Heater tersebut melakukan proses kerja kembali seiring dengan temperatur air dalam tabung pada heater sensornya  dirangkai  secara  seri  dan  hal  ini membuat  fungsi  kerja  dari  sensor  mirip dengan saklar.
Pada  pendingin  dispenser  dibedakan menjadi dua yaitu fan (kipas DC) dan refrigran (kulkas).  Pada  metode  fan  bekerja  dengan  cara menyerap  air  yang  bersuhu  tinggi  seperti  yang ada  di  dalam  tabung.  Selain  menyerap  panas panas, fan akan  meniupkan  udara  sehingga tabung  pendingin  terisi  air  pendingin. Fan biasanya memiliki kapasitas 12VDC, arus listrik sekitar 5 Amps dan kapasitas sekitar 50W hingga 80W (Arifin, 2017).
Pada  metode refrigran menggunakan  2 komponen,  yaitu  kompresor  dan  evaporator (Harahap,  2021).  Sistem  kerja  dari  metode  ini yaitu  dengan  menempatkan  evaporator  pada tangki di bawah tangki air utama sehingga air di sekitar evaporator berubah menjadi dingin.

## 4. PENUTUP

## 4.1. Kesimpulan
Dari  hasil  dan  pembahasan  tersebut  dapat diketahui  bahwa  dispenser  merupakan  sebuah alat  atau  produk  yang  menerapkan  hukum termodinamika.  Dengan  menggunakan  dua komponen  utama  yaitu heater (mesin  pemanas air  pada  tabung)  dan kompresor (mesin pendingin  air  pada  tabung).  Sistem  kerja  heater pada dispenser adalah sebagai pemanas air yang berada  pada  tangki  sedangkan sistem  kerja  dari kompresor  adalah  sebagai  pendingin  air  yang berada pada tangki. Air akan dikeluarkan sesuai dengan  suhunya  melalui  kran  pada  dispenser. Proses  yang  terjadi  pada  dispenser  dipengaruhi oleh  adanya  daya  listrik.  Dimana  ketika  arus listrik mengalir pada dispenser maka komponen dalam  dispenser  akan  bekerja  secara  maksimal sesuai dengan prinsipnya.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Arifin,  j.,  Dewanti,  I.E.,  Kurnianto,  D.  2017. Prototipe Pendingin Perangkat Telekomunikasi Sumber Arus DC Menggunakan Smartphone. Media Elektrika , 10(1), 13-29. Benny, Nugraha, B,. 2015. “Smart Dispenser” Dispenser Pintar dengan Pengontrol Suhu dan Penghemat Energi. POLITEKNOLOGI , 14(2), 1-8.
Darmawan,  I.  D.G.,  Widoro,  E.,  Herwanto,  D. 2020. Rancangan Sistem Pemanas untuk Proses  Pengerasan  Panel  Komposit dengan Metode Wet  Lay  Up di  Program Studi  Teknik  Pesawat  Udara  Sekolah Tinggi  Penerbangan  Indonesia. Jurnal Ilmiah Aviasi Langiy Biri , 13(1), 1-10. Harahap,  P.,  Adam,  M.  2021.  Efisiensi  Daya Listrik  pada  Dispenser  dengan  Jenis Merk  yang  Berbeda  Menggunakan Inverator. RESISTOR (Elektronika Kendali  Telekomunikasi  Tenaga  Listrik Komputer) , 4(1), 37-42.
Hetharia,  M.  2018.  Analisis  Energi  Pada Perencanaan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Uap  (PLTU)  dengan  Cycle  Tempo. Jurnal Voering , 3(1), 1-8.
Megido,  A., Ariyanto,  A.  2016.  Sistem  Kontrol Suhu  Air  Menggunakan  Pengendali Pid. Dan  Volume  Air  Pada  Tangki  Pemanas Air  Berbasis  Arduino  Uno. GEMA TEKNOLOGI , 18(4), 21-28.
Noor,  G.  M.,  Winarso,  R.,  Wibowo,  R.  2017. Desain  Mesin  Dispenser  Pallet  Dengan Penggerak  Sistem  Pneumatik. Prosiding SNATIF , 585-592.
Rokhimi,  I.N.,  Pujayanto.  2015.  Alat  Peraga
Pembelajaran Laju Hantaran kalor Konduksi. Prosiding  Seminar  Nasional dan Pendidikan Fisika , 6(1), 270-274.
Sari,  D.M.,  Ekawati,  E.Y.  2013.  Analisis Kesalahandalam  Menyelesaikan    soal Materi  Termodinamika  Pada  Siswa SMA. Jurnal  Materi  dan  Pembelajaran Fisika (JMPF) , 3(1), 5-8.
Singgeta,  R.L.,  Manembu,  P.D.K.  2019. Rancang  Bangun  Dispenser  Air  Bersih Otomatis  Berbasis  Web  Menggunakan
Teknologi  RFID. Jurnal  Teknik  Elektro dan Komputer , 8(3), 153-160.
Suryantari,  R.  2013.  Problem  Solving  dengan Metode Identifikasi Variabel berdasarkan
Skema:  Tinjauan  terhadap  Formulasi
Hukum Pertama Termodinamika. Jurnal Fisika Indonesia , 17(1), 28-31.
Yolanda,  Y.  2021.  Pengembangan  Modul  Ajar
Fisika Termodinamika Berbasis
Kontekstual. Jurnal Jendela Pendidikan ,
1(3), 80-95.
L.  Agreement  And  W.  Material,  2006, Stirling Engine Assessment, 3(3).