AC, Si Pendingin Ruangan di Tengah Kepanasan ternyata Dipelopori Seorang Dokter!

Gambar 1. Ilustrasi AC Split

Sumber: Pixabay

Tahukah kamu, bahwa AC modern (si penyejuk ruangan kamu di kala panasnya udara) bukanlah ditemukan oleh seorang engineer. Melainkan, oleh seorang dokter.Lahh, kira-kira kok begitu ya?

Ialah John Gorrie (1803-1855). Beliau ialah seorang dokter kelahiran Nevis, Kepulauan Karibia yang berkarir di Florida. Ia mendapatkan pendidikan kedokterannya di College of Physicians and Surgeons di Fairfield, New York.

Gambar 2. Dokter John Gorrie

Sumber: Sulphur Springs Museum and Heritage Center

Selama menjadi dokter, ia aktif menangani pasien penyakit tropikal seperti malaria, demam berdarah, dan yellow fever. Salah satu gejala penyakitnya ialah demam, yang parahnya saat itu pasien ditangani di dalam ruangan dengan suhu yang cukup panas.

Saat itulah ia berpikir bahwa temperatur ruang yang tinggi dan sirkulasi udara yang buruk dapat memperparah penyakit. Maka, iapun menemukan ide untuk menggunakan beberapa bongkah es batu. Bongkahan es tersebut ia taruh di depan kipas angin, membuat hembusan udara menjadi dingin dan menyebar ke seluruh ruangan.

Apakah sistem tersebut lancar jaya saja? Tentu tidak. Satu kendala utamanya, bongkahan es tersebut hanya bisa ia peroleh dari tempat yang jauh yaitu di daerah Northern Lakes. Masalahnya, es-es tersebut dapat dengan cepat mencair ketika ditransportasikan menggunakan kapal ke rumah sakit.

Gambar 3. Daerah Northern Lakes yang banyak terdapat es batu

Sumber: Professor Lars Rudstam, Cornell University

Akhirnya ia pun menemukan ide dengan membuat mesin pembuat es, yang telah dipatenkan dengan nomor US8080A tahun 1851. Ia memanfaatkan siklus refrigerasi untuk membuat udara dapat “mendinginkan” air hingga membentuk es.

Akibat penemuan ini, ia pun tidak perlu lagi berpayah-payah pergi ke Northern Lakes hanya untuk mengambil es. Kini, ia mampu memproduksi es dengan mesin temuannya tersebut. Berikut ini penampakan mesin pembuat es milik Dokter Gorrie.

Gambar 4. Penampakan mesin pembuat es karya Dr John Gorrie

Sumber: University of Florida

Bagaimana Siklus Refrigerasi Bekerja?

Prinsip yang mendasari siklus refrigerasi ialah “Ketika cairan menguap, ia menyerap panas. Ketika cairan mengembun, ia melepaskan panas”. Apa buktinya?

Coba semprotkan hand sanitizer ke tanganmu. Rasanya pasti sensasi dingin-dingin kan? Itulah bukti bahwa ketika cairan menguap, ia akan menyerap panas dari tanganmu. Seperti yang kita tahu bahwa alkohol (bahan utama penyusun hand sanitizer) sangat mudah menguap dikarenakan tekanan uapnya yang cukup tinggi.

Oleh karena itu, mesin pendingin setidaknya memiliki empat komponen utama: evaporator (penguap), kompresor (pemompa), kondensor (pengembun), dan katup ekspansi (penurun tekanan).

Mesin pendingin menggunakan refrigerant sebagai cairan pendinginnya (sering kita dengan dengan istilah freon). Selama siklus pendinginan, cairan ini aktif berubah-ubah bentuk dari bentuk uap (gas) dan cair (liquid).

Gambar 5. Penjelasan siklus refrigerasi pada kulkas sederhana

Sumber: Youtube “The Explained Channel”

Secara umum, siklus refrigerasi terdiri dari empat tahap berurutan yaitu:

1.      1) Kompresi

Refrigerant dalam bentuk gas dipompakan oleh kompresor hingga tekanan tinggi. Ini juga akan menaikkan temperaturnya. Sama halnya ketika kita memompakan ban sepeda, lama kelamaan pompa ban akan terasa semakin panas.

2.      2) Kondensasi (Pengembunan)

Gas bertekanan dan temperatur tinggi itu akan diembunkan oleh alat bernama kondenser. Biasanya kita dapati dalam bentuk kipas pada AC ataupun kulkas. Hal ini akan mengubah bentuk gas menjadi cairan,  tetapi dengan tekanan yang masih tinggi.

Saat tahap inilah, refrigerant akan melepaskan panas yang diserapnya seiringan dengan proses kondensasi (lihat kembali prinsip dasar).Karena panas dilepaskan, maka temperatur refrigerant juga akan menurun.

3.     3) Ekspansi

Tekanan refrigerant yang tinggi lalu diturunkan oleh sesuatu yang disebut katup ekspansi. Refrigerant akan berekspansi dan mengalami penurunan tekanan secara drastis dan cepat.

Tekanan yang turun pun akan diikuti dengan penurunan temperatur refrigerant dari sebelumnya. Sehingga ini akan sangat membantu untuk memberikan efek pendinginan.

4.      4) Evaporasi (Penguapan)

Refrigerant yang suhunya sudah rendah akan dialirkan ke suatu pipa berkelok-kelok. Selama melewati pipa ini, refrigerant akan menyerap panas. Kembali ke prinsip dasar, selama menyerap panas ia lambat laun akan menguap menjadi gas kembali.

Hingga akhirnya, refrigerant akan sepenuhnya menjadi bentuk gas dan siap kembali lagi ke tahap pertama. Begitu seterusnya berulang-ulang. Selama tidak ada kebocoran freon, maka proses pendinginan akan selalu tetap berulang-ulang menggunakan cairan pendingin yang sama.

Analogi Sederhana: Menyemprotkan Handsanitizer

Gambar 6. Menyemprotkan hand sanitizer ke tangan

Sumber: snapy.co.id

Kamu tahu benda ini? Ya, bukan tanpa alasan mengapa handsanitizer wajib dikemas pada wadah yang tertutup rapat.

Alkohol sebagai bahan utama dari hand sanitizer memiliki sifat sangat mudah menguap, dikarenakan tekanan uapnya yang cukup tinggi. Dengan wadah yang rapat, tekanan tersebut akan “terlokalkan” hanya di dalam wadah tersebut saja.

Karena memiliki wadah sendiri, akhirnya terciptalah suatu kondisi yang disebut “kesetimbangan fasa uap-cair” di dalam wadah tersebut. Dimana terdapat dua bentuk alkohol sekaligus dalam satu wadah tersebut, yaitu alkohol uap dan alkohol cair.

Dengan mengeluarkan (dalam hal ini menyemprotkan) alkohol ke luar, maka secara tidak langsung kita sudah “mengekspansi” atau menurunkan tekanan alkohol mengikuti tekanan atmosferik.

Sehingga, ketika alkohol cairan ini terkena tangan, ia akan langsung “menyerap” panas dari permukaan tubuh kita untuk penguapannya (evaporasi). Hingga akhirnya, alkohol akan menguap bersamaan dengan panas yang ia bawa.

Karena “kehilangan” beberapa panas itulah, akhirnya tubuh kita merasakan sensasi rasa dingin. Hal yang sama akan kita dapatkan ketika menaruh es batu di tangan. Es batu juga akan “menyerap” panas dari tubuh agar ia bisa mencair.

Alkohol yang telah menguap telah berubah ke fase uap, seperti halnya di tahap keempat siklus refrigerasi.

Jadi sekarang sudah tahu kan gimana proses AC mendinginkan udara dan gimana asal mula terciptanya mesin pendingin tersebut. Ternyata, proses tersebut tidak rumit dan bisa dianalogikan dengan hal-hal yang sering kita lakukan sehari-hari.

Artikel ini adalah bagian dari latihan komunitas LFI supported by BRI