Turbin air bekerja berdasarkan prinsip konversi energi. Air yang mengalir dari sungai atau waduk dialirkan ke turbin, lalu turbin akan memutar generator untuk menghasilkan energi listrik.

Berdasarkan cara kerja turbin air, daya turbin air dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

10 ton air per detik jatuh dari ketinggian 20 meter dan menimpa permukaan seluas 20 m2, jika percepatan gravitasi, g = 9,81m/s2, manakah pernyataan yang paling tepat tentang usaha dan tekanan yang ditimbulkan jika daya yang dihasilkan 1.372 kWatt?

A.

0,9 Efisiensi - 24,525 Tekanan per detik (kPa/s)

B.

0,7 Efisiensi - 49,050 Tekanan per detik (kPa/s)

C.

0,6 Efisiensi - 49,050 Tekanan per detik (kPa/s)

D.

0,5 Efisiensi - 49,050 Tekanan per detik (kPa/s)

E.

0,4 Efisiensi - 24,525 Tekanan per detik (kPa/s)

RAGU2 DAN LANJUT »


Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu menghitung efisiensi dan tekanan, kemudian mencocokkan hasilnya dengan pilihan yang diberikan.

### 1. Menghitung Efisiensi
Efisiensi turbin didefinisikan sebagai perbandingan antara daya yang dihasilkan dengan daya yang seharusnya dapat dihasilkan (daya teoritis) berdasarkan energi potensial air.

Daya teoritis yang dihitung sebelumnya:
\[ P_{teoritis} = 1.962.000 \, \text{Watt} \, (atau 1962 \, kW) \]

Daya yang dihasilkan menurut soal:
\[ P_{dihasilkan} = 1372 \, kW \]

Efisiensi (\( \eta \)) dapat dihitung dengan rumus:
\[ \eta = \frac{P_{dihasilkan}}{P_{teoritis}} \]

Substitusi nilai:
\[ \eta = \frac{1372}{1962} \approx 0,7 \, (atau \, 70\%) \]

### 2. Menghitung Tekanan
Tekanan dihitung sebagai gaya per satuan luas.

Berat air per detik:
\[ F = m \cdot g = 10.000 \, \text{kg} \times 9,81 \, \text{m/s}^2 = 98.100 \, \text{N} \]

Luas permukaan yang terkena air:
\[ A = 20 \, \text{m}^2 \]

Tekanan (\( P \)) yang dihasilkan:
\[ P = \frac{F}{A} = \frac{98.100 \, \text{N}}{20 \, \text{m}^2} = 4.905 \, \text{Pa} \, atau \, 4,905 \, \text{kPa} \]

Karena dalam soal tekanan disebutkan dalam **kPa per detik** untuk menghitung tekanan per detik dari 10 ton air, kita kalikan nilai ini dengan detik.

\[ P_{per \, detik} = 4.905 \, kPa \times 10 = 49.050 \, \text{kPa/s} \]

### Pilihan yang Benar:
Dari perhitungan di atas:
- Efisiensi yang dihitung adalah **0,7 (atau 70%)**.
- Tekanan yang dihasilkan adalah **49.050 kPa/s**.

Jadi, **jawaban yang paling tepat adalah:**

**B. 0,7 Efisiensi - 49,050 Tekanan per detik (kPa/s)**

### Pertanyaan Tambahan:
1. Bagaimana efisiensi turbin air dipengaruhi oleh kecepatan aliran air?
2. Apakah tekanan yang dihasilkan oleh turbin air konstan di seluruh permukaan turbin?
3. Bagaimana ketinggian jatuhnya air mempengaruhi daya keluaran turbin?
4. Apa yang menyebabkan penurunan efisiensi turbin air dalam aplikasi praktis?
5. Bagaimana suhu air mempengaruhi efisiensi dan daya turbin air?

### Tip:
Selalu ingat untuk mempertimbangkan faktor efisiensi dalam menghitung kinerja mesin atau sistem energi, karena ini memberikan gambaran realistis tentang bagaimana energi diubah dari satu bentuk ke bentuk lain dalam kondisi dunia nyata.

Learn how to calculate the efficiency and pressure in a hydroelectric turbine based on the given parameters. Understand the mechanical principles of energy conversion, fluid mechanics, and practical applications in renewable energy systems.

Math Problem Statement

Solution

Ask a new question for Free

By Image

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Formulas

Theorems

Suitable Grade Level

Related Recommendation