Pengukuran Efek Peltier pada Modul Termoelektrik ~ Laporan Praktikum

Pengukuran Efek Peltier pada Modul Termoelektrik

ABSTRAK

Praktikum ini bertujuan untuk mengukur efek Peltier pada modul termoelektrik, yaitu fenomena di mana aliran arus listrik melalui sambungan dua material berbeda menghasilkan perbedaan suhu (pemanasan atau pendinginan). Dalam percobaan ini, modul termoelektrik dihubungkan ke sumber arus DC dan kedua sisi modul ditempatkan pada kondisi berbeda suhu menggunakan pendingin dan pemanas. Tegangan termal yang dihasilkan diukur dengan termokopel, dan perbedaan suhu $\Delta T$ dicatat. Efek Peltier dikarakterisasi melalui koefisien Peltier ( $\Pi$ ), yang didefinisikan sebagai perbedaan panas per satuan arus, yaitu:

\Pi = \frac{Q}{I},

di mana $Q$ adalah laju perpindahan panas dan $I$ adalah arus listrik. Hasil praktikum dibandingkan dengan nilai literatur untuk modul termoelektrik yang digunakan guna mengevaluasi keakuratan metode pengukuran.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga praktikum ini dapat terlaksana dengan baik. Laporan praktikum ini disusun sebagai salah satu tugas pada mata kuliah Fisika Dasar/Termolistrik. Kami mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing, asisten praktikum, dan seluruh pihak yang telah memberikan dukungan serta bantuan selama pelaksanaan eksperimen. Kritik dan saran yang konstruktif sangat kami harapkan guna meningkatkan mutu laporan ini di masa mendatang.

DAFTAR ISI

Bab I: Pendahuluan
Bab II: Tinjauan Pustaka
Bab III: Metodologi Praktikum
Bab IV: Hasil dan Pembahasan
Bab V: Kesimpulan dan Saran
Daftar Pustaka
Lampiran

Bab I: Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Efek Peltier merupakan fenomena termolistrik di mana terjadi perpindahan panas pada sambungan dua material berbeda ketika arus listrik mengalir melalui sambungan tersebut. Pada modul termoelektrik, efek ini dapat dimanfaatkan untuk pendinginan atau pemanasan, tergantung pada arah aliran arus. Pengukuran efek Peltier penting untuk karakterisasi material dan optimasi desain perangkat termoelektrik. Dengan mengukur perbedaan suhu yang terjadi pada kedua sisi modul serta arus listrik yang melaluinya, koefisien Peltier ( $\Pi$ ) dapat ditentukan.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana tegangan termal dan perbedaan suhu ( $\Delta T$ ) yang dihasilkan oleh modul termoelektrik berubah seiring dengan arus yang diterapkan?
Bagaimana cara menentukan koefisien Peltier ( $\Pi$ ) menggunakan data pengukuran laju perpindahan panas dan arus listrik?
Apakah nilai $\Pi$ yang diukur mendekati nilai literatur untuk modul termoelektrik yang digunakan?

1.3 Tujuan Praktikum

Mengukur perbedaan suhu ( $\Delta T$ ) pada kedua sisi modul termoelektrik saat diberikan arus listrik tertentu.
Mencatat arus listrik $I$ dan laju perpindahan panas $Q$ (atau mengestimasi $Q$ berdasarkan perbedaan suhu dan sifat material).
Menghitung koefisien Peltier ( $\Pi = \frac{Q}{I}$ ) dan membandingkannya dengan nilai literatur.

1.4 Manfaat Praktikum

Memperdalam pemahaman tentang efek termolistrik, khususnya efek Peltier, dan aplikasinya dalam sistem pendinginan serta pemanasan.
Melatih keterampilan pengukuran suhu, arus, dan analisis data termal.
Menjadi dasar bagi pengembangan dan optimasi perangkat termoelektrik dalam aplikasi energi terbarukan dan manajemen panas.

1.5 Batasan Masalah

Pengukuran dilakukan pada modul termoelektrik yang telah dikalibrasi dan beroperasi pada kondisi suhu ruang yang stabil.
Data diambil untuk rentang arus tertentu yang menghasilkan perbedaan suhu yang signifikan namun tidak merusak modul.
Asumsi bahwa pengaruh faktor eksternal (seperti konveksi udara) minimal selama pengukuran.

Bab II: Tinjauan Pustaka

2.1 Efek Peltier

Efek Peltier adalah fenomena di mana terjadi perpindahan panas pada sambungan antara dua material konduktor atau semikonduktor ketika arus listrik melintasinya. Besarnya panas yang dipindahkan per satuan arus disebut koefisien Peltier ( $\Pi$ ) dan biasanya diukur dalam satuan volt (V) atau watt per ampere (W/A).

2.2 Modul Termoelektrik

Modul termoelektrik merupakan perangkat yang memanfaatkan efek Peltier untuk menghasilkan pendinginan atau pemanasan. Modul ini terdiri atas banyak sambungan antara dua jenis material yang berbeda, dan nilai $\Pi$ modul dapat diukur melalui eksperimen dengan mengaplikasikan arus listrik dan mengukur perbedaan suhu yang terjadi.

2.3 Aplikasi Efek Peltier

Efek Peltier banyak digunakan dalam sistem pendinginan elektronik, pendingin CPU, dan alat pengatur suhu. Pengukuran koefisien Peltier sangat penting untuk menentukan efisiensi dan kinerja modul termoelektrik dalam aplikasi praktis.

Bab III: Metodologi Praktikum

3.1 Alat dan Bahan

Modul termoelektrik (misalnya, tipe yang umum digunakan dalam pendingin elektronik)
Sumber arus DC (power supply)
Termokopel atau sensor suhu digital untuk mengukur perbedaan suhu ( $\Delta T$ )
Multimeter untuk mengukur arus listrik $I$
Alat pencatat data (komputer atau data logger)
Blok pendingin dan pemanas (untuk menciptakan perbedaan suhu pada kedua sisi modul)

3.2 Prosedur Praktikum

Kalibrasi dan Persiapan:
- Pastikan modul termoelektrik, sensor suhu, dan multimeter dalam kondisi baik dan telah dikalibrasi.
- Siapkan blok pendingin untuk satu sisi modul dan sumber panas untuk sisi lainnya agar menghasilkan perbedaan suhu.
Pengaturan Eksperimen:
- Hubungkan modul termoelektrik ke power supply dan pasang sensor suhu pada kedua sisi modul untuk mencatat suhu $T_{\text{panas}}$ dan $T_{\text{dingin}}$ .
- Atur arus listrik $I$ yang diterapkan dan biarkan sistem mencapai kondisi steady-state.
Pengukuran:
- Catat nilai arus $I$ dan suhu pada kedua sisi modul.
- Hitung perbedaan suhu: $\Delta T = T_{\text{panas}} - T_{\text{dingin}}$ .
Perhitungan Koefisien Peltier:
- Jika laju perpindahan panas $Q$ dapat diukur atau diestimasi, hitung koefisien Peltier: $\Pi = \frac{Q}{I}.$
- Alternatifnya, jika $Q$ tidak diukur langsung, bandingkan nilai $\Delta T$ dan $I$ untuk karakterisasi relatif modul.
Pengulangan:
- Ulangi pengukuran untuk beberapa nilai arus yang berbeda dan catat nilai rata-rata untuk memperoleh hasil yang representatif.

3.3 Metode Pengumpulan Data

Data dikumpulkan dengan merekam nilai arus $I$ dan suhu pada kedua sisi modul untuk tiap percobaan. Data tersebut diolah untuk menghitung $\Delta T$ dan, jika memungkinkan, laju perpindahan panas $Q$ untuk menentukan koefisien Peltier ( $\Pi$ ). Data perhitungan kemudian dibandingkan dengan nilai literatur modul termoelektrik.

Bab IV: Hasil dan Pembahasan

4.1 Penyajian Data

Misalkan data pengukuran (nilai fiktif) sebagai berikut:

Percobaan	Arus $I$ (A)	$T_{\text{panas}}$ (°C)	$T_{\text{dingin}}$ (°C)	$\Delta T$ (°C)	Tegangan Termolistrik (mV)
1	0.5	80	30	50	125
2	0.7	85	30	55	140
3	1.0	90	30	60	150
Rata-rata	—	—	—	~55	—

Catatan: Tegangan termolistrik merupakan nilai yang berkorelasi dengan perbedaan suhu, meskipun dalam pengukuran ini fokus utama adalah pada $\Delta T$ dan arus $I$ .

4.2 Perhitungan (Contoh Estimasi)

Jika laju perpindahan panas $Q$ diestimasi atau diukur menggunakan sensor panas (misalnya, $Q = 35 \, \text{W}$ pada arus 1 A) dan untuk percobaan tertentu, $I = 1.0 \, \text{A}$ serta $\Delta T = 60\,°C$ , maka:

\Pi = \frac{Q}{I} = \frac{35 \, \text{W}}{1.0 \, \text{A}} = 35 \, \text{W/A} \quad \text{atau} \quad 35 \, \text{V} \quad (\text{secara konvensional, nilai } \Pi \text{ biasanya dalam mV/°C, sehingga perlu konversi sesuai konteks}).

Dalam praktiknya, koefisien Peltier untuk termokopel tipe K berkisar pada 2.5 mV/°C, sehingga nilai yang diukur harus dibandingkan secara relatif.

4.3 Analisis Data

Hubungan $\Delta T$ dan $I$ :
Data menunjukkan bahwa peningkatan arus menghasilkan peningkatan perbedaan suhu pada modul termoelektrik, yang sejalan dengan fenomena efek Peltier.
Evaluasi Koefisien Peltier:
Dengan menggunakan data perbedaan suhu dan laju perpindahan panas (jika tersedia), koefisien Peltier dapat dihitung dan dibandingkan dengan nilai literatur.
Sumber Kesalahan:
Potensi kesalahan meliputi ketidakakuratan pengukuran suhu, kontak sensor yang tidak optimal, dan fluktuasi arus. Pengulangan pengukuran dan kalibrasi peralatan sangat penting untuk meningkatkan keakuratan.

Bab V: Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan

Efek Peltier pada modul termoelektrik berhasil diobservasi melalui perbedaan suhu antara kedua sisi modul saat arus listrik mengalir.
Berdasarkan data yang diperoleh, koefisien Peltier ( $\Pi$ ) dapat dihitung (atau dikarakterisasi relatif) dan hasilnya mendekati nilai literatur untuk termokopel tipe yang digunakan.
Metode pengukuran ini efektif untuk analisis awal sifat termolistrik modul, meskipun pengukuran laju perpindahan panas langsung diperlukan untuk perhitungan kuantitatif yang lebih mendalam.

5.2 Saran

Lakukan pengulangan pengukuran pada berbagai nilai arus untuk memperoleh data rata-rata yang lebih akurat.
Pastikan sensor suhu dan peralatan pengukuran lainnya dikalibrasi dengan baik untuk mengurangi error.
Tingkatkan isolasi termal di sekitar modul untuk mengurangi pengaruh konveksi udara dan gangguan eksternal selama pengukuran.

Daftar Pustaka

Rowe, D. M. (Ed.). (2005). Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano. CRC Press.
Goldsmid, H. J. (2010). Introduction to Thermoelectricity. Springer.
[Referensi tambahan sesuai dengan materi praktikum]

Lampiran

Data Mentah: Tabel lengkap hasil pengukuran suhu, arus, dan (jika tersedia) laju perpindahan panas untuk tiap percobaan.
Grafik: Plot hubungan antara arus dan perbedaan suhu, serta grafik analisis (jika ada) untuk menentukan koefisien Peltier.
Foto Dokumentasi: Gambar setup eksperimen, termasuk modul termoelektrik, sensor suhu, dan peralatan pengukuran (multimeter dan power supply).

Laporan praktikum ini diharapkan dapat membantu dalam memahami konsep efek Peltier serta penerapan modul termoelektrik untuk pengukuran koefisien Peltier. Silakan sesuaikan setiap bagian dengan data dan kondisi nyata yang diperoleh selama pelaksanaan praktikum.

Catatan: Jika pengukuran laju perpindahan panas ( $Q$ ) tidak dilakukan secara langsung, analisis dapat difokuskan pada karakterisasi hubungan antara arus dan perbedaan suhu, serta perbandingan nilai relatif terhadap nilai literatur untuk termokopel yang serupa.

Sekian artikel Pengukuran Efek Peltier pada Modul Termoelektrik kali ini, mudah-mudahan bisa memberi manfaat untuk anda semua. baiklah, sampai jumpa di postingan artikel lainnya.

Anda sekarang membaca artikel Pengukuran Efek Peltier pada Modul Termoelektrik dengan alamat link https://praktikum-laporan.blogspot.com/2025/02/pengukuran-efek-peltier-pada-modul.html