Pengertian, Prinsip Kerja dan Perkembangan Mesin Uap

Daftar isi

A Pengertian Mesin Uap
B Sejarah Mesin Uap

Pengertian Mesin Uap

Mesin uap adalah mesin yang mempergunakan energi panas menjadi energi mekanik. Dalam kehidupan sehari-hari, mesin uap digunakan sebagai pompa, lokomotif, dan lain-lain.

Mesin uap menggunakan pembakaran eksternal (Pembakaran Eksternal =Usaha yang dilakukan mesin berada di luar mesin pembakaran). Mesin uap dapat memanfaatkan panas yang berasal dari panas bumi, tenaga nuklir, tenaga surya untuk memanaskan air dan mengubahnya menjadi uap.

Pengertian, Prinsip Kerja dan Perkembangan Mesin Uap

Sejarah Mesin Uap

1.Hero dari Alexandria atau Hero dari Iskandariyah

Mesin uap pertama kali ditemukan oleh Hero dari Alexandria atau bisa juga disebut dengan Hero dari Iskandariyah karena iya berasal dari Iskandariyah, Mesir Romawi. Mesin uap yang ditemukan itu diberi nama aeolipile.

Jadi prinsip kerja Aeolipile itu sesuai dengan hukum III Newton. yang berbunyi F_aksi=-F_reaksi
Prinsip kerja dari aeolipile itu dimulai dari air yang ada dalam bejana dipanaskan oleh api hingga menjadi uap. Kemudian uap tersebut masuk ke 2 dalam pipa tegak yang kemudian keluar melalui corong. Karena uap tersebut, Bola dapat berputar. Aeolipile inilah yang dapat mengubah tenaga uap menjadi gerakan mekanik.

2. Giovanni Battista della Porta

Memang Giovanni Battista della Porta (bisa juga disebut dengan Giambattista della Porta) tidak membuat suatu mesin uap. Tetapi ia menemukan teori yang sangat berguna dalam perkembangan mesin uap.

Teori tersebut mengatakan

Jika air dikonversikan menjadi uap akan terjadi peningkatan tekanan. Dan demikian juga sebaliknya, jika uap dikonversikan kembali menjadi air, maka akan terjadi penurunan tekanan.

3. Thomas Savery

Yang paling menonjol dari penemuan dari Thomas Savery ini adalah uapnya. Dalam penemuan Hero tadi, uap yang digunakan itu hanya sekali dan langsung lepas. Berbeda dengan mesin uap yang ditemukan oleh Thomas Savery, uap yang digunakan itu bolak-balik. Caranya adalah dengan membuat uap tersebut menjadi air kembali. Setelah menjadi air, air tersebut dipanaskan kembali menjadi uap. Begitu seterusnya

Prinsip kerja dari alat tersebut adalah sebagai berikut. Pertama Boiler menghasilkan uap, kemudian katup terbuka (Steam Valve) dan katup Non Return Atas tertutup, sehingga uap masuk ke pipa bawah dan menekan air ke bawah. Kemudian tabung yang berisi uap (bukan boiler) tadi didinginkan oleh air yang berasal dari penyemprot air ke tabung (water spray). Karena uap tersebut telah menjadi air dan tekanan yang dihasilkan oleh uap menjadi hilang, maka air dari bawah akan naik ke atas dan memenuhi tabung (bukan boiler) tersebut. Setelah air memenuhi tabung, katup Non Return Bawah di tutup dan katup Non Return Atas terbuka, yang menyebabkan air tidak dapat lagi turun ke bawah namun memungkinkan untuk naik ke atas. Untuk membuatnya naik ke atas, maka boiler tersebut mengeluarkan uap lagi dan menekan air tersebut. Karena katup Non Return Bawah sudah ditutup sedangkan katup Non Return Atas dibuka, maka air dapat mengalir ke atas.

Kita dapat melihat kalau uap yang digunakan itu bolak-balik. Terjadi pada saat uap yang dihasilkan didinginkan menjadi air untuk menurunkan tekanan (sesuai teori Giovanni Battista ).

4. Dennis Papin

Dalam temuan mesin uap Dennis Papin, disinilah ditemukan yang namanya torak/piston. Ia mempunyai gagasan untuk membuat mesin uap dengan menggunakan torak/piston.

Jadi, prinsip kerja alat ini adalah dengan menggunakan piston/torak. Ketika tunggu pembakaran menyala, maka api akan memanaskan air yang ada dalam bejana. Akibatnya akan dihasilkan uap. Uap tersebut menekan piston ke atas sehingga silinder dapat bergerak ke atas dan ke bawah.

Keterangan :
A = Tungku pembakaran
B = Bejana
C = Tutup bejana
D = Baut pengencang
E = Katup
F = Penyanggah tutup bejana
G = Batang beban
H = Penutup tungku
W = Beban

5. Thomas Newcomen

Thomas Newcomen mengembangkan mesin uap yang juga menggunakan torak/piston. Prinsip mesin uapnya ini hampir sama dengan mesin uap Thomas Savery namun juga memiliki torak/piston hasil gagasan dari Dennis Papin.

Jadi prinsip kerja mesin uap ini adalah sebagai berikut. Uap yang dihasilkan boiler menekan piston bergerak ke atas. Setelah piston sudah berada di atas, maka katup air terbuka dan katup uap tertutup sehingga air akan turun dan masuk ke dalam piston namun tidak masuk ke dalam boiler. Hal ini menyebabkan tekanan dalam piston menurun dan piston dapat bergerak turun. Di saat piston bergerak turun, maka katup uap yang tertutup perlahan-lahan terbuka sehingga air dapat masuk ke dalam boiler. Di saat yang sama, katup air yang terbuka perlahan-lahan tertutup. Disaat piston sudah mencapai titik terendah, maka kembali lagi uap mendorong piston ke atas. Dan begitu seterusnya.

6. James Watt

Perbedaan yang mencolok dari mesin uap yang ditemukan oleh James Watt adalah berubahnya gerakan yang dihasilkan oleh mesin uap tersebut. Sebelum mesin uap James Watt ditemukan, mesin-mesin uap yang terdahulu itu menghasilkan gerakan translasi. Karena hal inilah, penemuan dari James Watt itu menjadi populer.

Seperti yang bisa pada gambar di samping, mesin uap yang ditemukan oleh James Watt mempunyai sesuatu yang berbeda dengan mesin uap pendahulu-pendahulunya. Kita lihat bahwa pada mesin uap James Watt memiliki roda. Oleh karena itu, dapat dikatakan gerakan mekanik yang dihasilkan oleh mesin uap James Watt adalah gerakan rotasi, bukan translasi