Oleh : Dr. Ir. Vina Serevina, M.M., Nooroin Siti Mardlyyah, Pendidikan Fisika UNJ Angkatan 2019
Hampir setiap hari kita, terutama anak perempuan, sibuk membantu orang tua, terutama ibu, dengan banyak pekerjaan rumah. Mulai dari memasak, mencuci piring, membersihkan rumah, mencuci pakaian, dan pekerjaan lainnya. Salah satu pekerjaan yang paling menyita waktu adalah menyetrika pakaian, terutama saat pakaian yang akan disetrika bertumpuk.
Kerutan yang terkadang muncul pada pakaian cukup sulit untuk dihilangkan, sehingga membuat pakaian terlihat kusut. Hal ini merupakan hasil dari proses pencucian dan pengeringan pakaian.
Dengan menggunakan setrika yang merupakan salah satu alat elektronik yang berfungsi untuk menghaluskan pakaian agar terlihat lebih rapi setelah dicuci dan dikeringkan, maka lipatan pada pakaian tersebut dapat dihilangkan dan dihaluskan secara mudah dan praktis.
Setrika pada dasaranya merupakan salah satu alat yang banyak menggunakan prinsip fisika untuk membuatnya dapat bekerja dengan baik. Prinsip utama fisika yang digunakan dalam setrika adalah perubahan energi listrik menjadi energi panas.
Energi panas inilah yang dimanfaatkan untuk menghaluskan pakaian yang kusut. Berikut beberapa komponen yang mendukung cara kerja setrika listrik sehingga dapat menghasilkan panas yang perlu untuk kita ketahui, diantaranya:
1. Kabel
Komponen ini merupakan kabel setrika yang berperan sebagai penghantar listrik dari sumber tegangan menuju setrika, tepatnya pada elemen pemanas (heater).
Biasanya komponen ini berisi serabut kawat tembaga yang dilapisi dengan isolator berbahan karet dan bahan sejenis kain. Bahan tersebut membuat kabel dapat tetap lentur mengikuti pergerakan setrika, sehingga membuatnya sulit untuk putus dan melindungi dari risiko sengatan listrik.
2. Selector Switch
Komponen ini berfungsi sebagai saklar on/off dan untuk memilih tingkatan panas yang dapat diatur sesuai dengan jenis bahan pakaian yang akan disetrika.
3. Lampu Indikator
Komponen ini berfungsi untuk menunjukkan setrika sedang melakukan proses pemanasan dan sebagai indikator kondisi setrika dalam keadaan on/off.
4. Elemen Pemanas
Komponen ini merupakan elemen penghasil panas apabila dialiri arus listrik. Biasanya terbuat dari kawat nichrome (80% nikel dan 20% krom) yang berbentuk pipih dan dililitkan pada lembaran mika yang kemudian dimasukkan ke dalam pipa aluminium sebagai pelindung untuk mencegah mengalirnya arus listrik ke badan setrika.
5. Thermostrat
Komponen ini berfungsi untuk menjaga suhu pada nilai suhu yang telah ditetapkan oleh selector switch. Ketika setrika belum mencapai nilai yang diinginkan, maka thermostat akan mengalirkan energi listrik ke elemen pemanas untuk menaikkan suhu setrika.
Dan saat suhu naik melewati batas yang diinginkan, maka thermostat akan memutus aliran listrik yang mengarah ke elemen pemanas. Suhu elemen pemanas perlahan akan turun akibat terputusnya aliran listrik tersebut.
6. Alas setrika
Komponen ini merupakan bagian setrika yang bersentuhan langsung dengan pakaian dan berfungsi dalam mengkonversi energi panas pada elemen pemanas, sehingga pakaian dapat dihaluskan.
Alas setrika biasanya terbuat dari bahan logam antikarat dan anti lengket, seperti aluminium, stainless steel atau teflon. Bagian ini harus selalu bersih karena langsung bersentuhan dengan kain yang akan di setrika.
7. Pemberat Setrika
Sesuai dengan namanya, komponen ini berfungsi sebagai pemberat pada setrika supaya lebih mudah dalam pemakaiannya dan biasanya dibuat dari logam besi.
8. Tangkai Pemegang
Komponen ini biasanya dibuat dari bahan isolator (kayu atau thermoplastik) yang tidak menghantarkan panas dan arus listrik, supaya apabila terdapat kebocoran arus listrik maka tidak akan membahayakan penggunanya.
9. Kap Setrika
Komponen ini merupakan bagian casing setrika yang berfungsi untuk melindungi komponen setrika lainnya, seperti elemen pemanas, pemberat, dll supaya komponen didalamnya tidak berhamburan keluar.
Dari komponen serta fungsi yang dijelaskan sebelumnya, dapat kita diketahui bahwa terdapat beberapa prinsip fisika yang digunakan dalam kerja setrika, diantaranya:
- Hukum Kekekalan Energi
Bunyi dari hukum kekekalan energi ini adalah “energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan”. Bunyi ini menyatakan bahwa energi tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah ke dalam bentuk lain dan dimanfaatkan untuk kepentingan energi. Ilmu ini mempelajari perubahan energi dari satu energi ke energi lainnya atau biasa disebut ilmu konveksi energi. Berikut adalah persamaan hukum kekekalan energi:
Setrika listrik ini salah satu contoh yang menerapkan prinsip hukum dan ilmu tersebut, dimana panas yang dihasilkan oleh setrika adalah hasil perubahan dari energi listrik.
Inilah yang dimaksud dengan konversi energi dan konversi energi ini sangat berkaitan sekali dengan hukum kekekalan energi. Dimana energi potensial listrik diubah oleh elemen pemanas (heater) dari setrika menjadi energi panas.
- Hukum Ohm
Hukum ohm berbunyi “Besar arus listrik (I) yang mengalir lewat sebuah penghantar atau konduktor akan selalu berbanding lurus dengan beda potensial/tegangan (V) yang diterapkan padanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)”. Berikut adalah persamaan hukum ohm:
Setrika merupakan salah satu alat listrik yang memiliki hambatan, dimana pemakaiannya ini memerlukan arus listrik, tegangan dan waktu penggunaan. Besarnya energi listrik dipengaruhi oleh hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu.
Dimana energi listrik ini sebanding dengan tegangan listrik (V), kuat arus listrik (I), dan waktu (t). Setrika merupakan salah satu contoh alat yang menerapkan prinsip hukum ohm, dimana setrika yang diberi tegangan lebih rendah, akan menyebabkan proses dalam pemanasan pada elemennya jadi sangat lama.
- Hukum Termodinamika II
Bunyi dari hukum termodinamika II ini adalah “Kalor mengalir secara spontan dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”. Hukum ini menunjukkan bahwa terjadinya perpindahan kalor dari suhu tinggi menuju suhu rendah.
Pada setrika hal tersebut terjadi saat perpindahan kalor antara komponen elemen panas dan alas setrika. Panas tersebut akan merambat dari elemen panas menuju alas setrika tanpa adanya perpindahan massa diantara kedua logam tersebut
- Konduktor dan Isolator Panas
Konduktor merupakan bahan yang mampu menghantarkan arus listrik. Hal ini bisa terjadi karena terdapat banyak elektron-elektron bebas, sehingga dapat dengan mudah melepaskan elektron-elektron terluar.
Contoh bahan konduktor, yaitu logam, aluminium, dll. Komponen setrika yang termasuk konduktor, yaitu kawat tembaga yang terdapat didalam kabel setrika, kawat nichrome yang terdapat pada elemen pemanas, thermostat, dan alas setrika.
Isolator merupakan bahan yang sulit atau bahkan tidak dapat menghantarkan listrik/panas. Hal ini bisa terjadi karena elektron-elektron yang berada pada bahan isolator berada dalam kondisi yang relatif stabil. Akibatnya, elektron sangat sulit untuk terlepas dari ikatan inti atomnya sehingga arus listrik/panas sukar mengalir dalam bahan ini.
Contoh bahan isolator, yaitu kayu, plastik, kaca, dan karet. Salah satu isolator terbaik adalah karet. Komponen setrika yang menggunakan bahan isolator, diantaranya pelapis kabel setrika, kap setrika, dan tangkai pemegang setrika.
Dalam penerapan di kehidupan, bahan isolator sering digunakan secara bersamaan dengan konduktor. Seperti, kawat tembaga yang terdapat pada kabel setrika dilapisi bahan isolator seperti karet dan bahan sejenis kain agar tidak terjadi sengatan pada arus listrik.
- Konduksi
Konduksi ini merupakan suatu proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa disertai perpindahan partikel-partikel dari suatu zat. Konduksi umumnya terjadi pada zat padat terutama yang bersifat konduktor. Berikut adalah persamaan laju kalor konduksi:
Konduksi umumnya terjadi pada zat padat, seperti logam. Zat yang bisa mengalami konduksi disebut konduktor, sebagaimana yang sudah dijelaskan sebelumnya. Contoh bahan konduktor yang terdapat pada setrika yaitu aluminium ataupun baja tahan karat yang menjadi salah satu bahan utama dari pembuatannya.
Pada setrika terjadi perpindahan panas (kalor) secara konduksi ketika digunakan untuk menyetrika baju. Prinsip kerja setrika yang utama adalah mengubah energi listrik menjadi energi panas dengan bantuan elemen pemanas yang letaknya terdapat pada bagian dalam setrika. Panas yang dihasilkan oleh elemen pemanas tersebut kemudian dipindahkan secara konduksi pada lempeng besi pada bagian alas setrika.
Kesimpulannya bahwa setrika memerlukan adanya panas untuk memudahkan dalam menghaluskan permukaan pakaian. Energi panas yang ditimbulkan oleh setrika ini diperoleh dari konversi energi listrik. Prinsip kerja alat tersebut bermula dari penutupan saklar bimetal pada rangkaian, sehingga arus mengalir dari sumber tegangan menuju lampu, kemudian melalui saklar, dan melalui hambatan lilitan kawat nichrome pada elemen pemanas.
Akibat besarnya nilai resistansi pada hambatan tersebut, maka akan menimbulkan panas yang besar. Panas tersebut akan ditransfer secara konduksi dari elemen pemanas menuju alas setrika, sehingga alas setrika mulai memanas dan siap digunakan.
Ketika panas pada pengatur suhu tingkatan tertentu telah mencapai puncaknya, maka arus akan otomatis terputus akibat prinsip pemuaian bimetal yang mengakibatkan saklar terbuka. Hal tersebut digunakan agar tidak menimbulkan overheat (panas berlebih) pada elemen pemanas, sehingga tidak mengalami kerusakan maupun terbakar.
Mekanisme perpindahan kalor yang terjadi pada alat setrika listrik ini terdapat pada kontak langsung antara elemen pemanas dengan alas setrika. Panas akan merambat dari elemen pemanas secara konduksi menuju ke alas setrika karena panas ditransfer tanpa adanya perpindahan massa di antara kedua logam tersebut.
Daftar Pustaka
Karim, Wirawan Abd. 2016. Setrika Listrik. https://www.academia.edu/5201930/SETRIKA_LISTRIK
https://www.fisika.co.id/2021/03/proses-perpindahan-panas-pada-setrika.html
https://sumber.belajar.kemdikbud.go.id/repos/FileUpload/Perpindahan%20Kalor-BPSMG/materi1.html
https://www.carailmu.com/2021/06/prinsip-kerja-setrika.html
https://indonesianjournalofclinicalpathology.or.id/news/1571/energi-mekanik-tidak-terdapat-pada.html
