CARA KERJA KIPAS dan PENDINGIN RUANGAN

- Oktober 15, 2022

Pak Wheeler menciptakan kipas angin listrik (model duduk) pada tahun 1882. Seperti ini model kipas angin buatannya waktu itu:

Sampai sekarang pun bentuk dan rangkaian kipas angin listrik kurang lebih sama seperti itu toh? Dinamo + baling-baling + body pelindung sekitarnya.

Hanya saja bentuk dinamo dan body keseluruhannya yang menjadi lebih ringkas pada masa modern.

^Saya suka ini karena unyu, meski tidak akan membelinya juga karena tidak cocok dengan usia saya. (saya masih tahu diri kok)

Prinsip utama cara kerja kipas angin listrik adalah mendorong udara yang ada di dalam ruangan sehingga penggunanya merasa adem terhembus angin meski sedang tidur sekalipun, dibanding capek-capek mengipas menggunakan tangan selama berjam-jam seperti mbak ini:

The real fun fact: Doi namanya Elle Fanning XD

Sebelum saya terlalu jauh me-roasting sang penemu kipas angin listrik yang sangat berjasa itu dan mencemarkan nama baik aktris Hollywood kondang, sehingga saya terkena masalah hukum, mari kita fokus di fisika sederhana saja.

Skuy lah!

Untuk memahami ini dalam nerd style, kita bisa amati 2 hal:

Aliran udara dalam situasi normal, dan
Cara kerja kipas angin listrik dalam menghembuskan udara.

Aliran udara ruangan alaminya tanpa ada campur tangan mesin seperti ilustrasi ini:

*Kredit ilustrasi: By OSeveno - Own work, making use of File:Silhouette of man on chair.svg, CC BY-SA 4.0, File:Cold - warm air circulation in a room.svg

Prinsipnya, udara dingin yang terhembus masuk melalui jendela jatuh ke bawah karena massa udara dingin lebih padat (berat) dibanding udara panas yang bergerak naik, lalu bersikulasi sampai mengembang optimal dan bertemu dengan udara dingin baru dekat jendela.

Itulah kenapa kamu akan merasakan lebih adem saat tiduran di atas lantai ketimbang duduk atau tidur di ranjang (dan lantai selalu lebih dingin dibanding ruangan tsb).

Di alam pun terjadi prinsip yang sama. Saya menyadari ini juga dari salah satu jawaban teman di Quora (thanks!)

"Perkecualian" di dataran tinggi/gunung/mendekati awan yang suhunya pasti adem/dingin (high altitude) karena sinar matahari yang memancarkan energi panas lebih banyak terserap oleh bumi (tanah), dan di sisi lain udara adalah penghantar energi panas yang buruk.

Dengan prinsip itu, sekarang kita pencet tombol ON kipas angin listrik:

Yang luput terlihat dari mata manusia yang primitif ini adalah aliran udara dingin tersedot masuk lalu terdorong ke hembusan depan kipas anginnya, sehingga kita pun merasakan serrrrr,

(Untung mbak-nya masih sopan tidak melanjutkan ke "serrr" lain)

Udara dingin itu bisa terdorong terteruskan ke depan berkat desain baling-baling kipas yang aerofoil statis:

Kamu menemukan ada semacam cekungan di sisi desain baling-baling kipasnya?

Good.

Karena di sekitar permukaan aerofoil itulah terjadi sumbu (axis) yang stabil dan statis, lalu mendorong udara dingin ke depan kipas. Itu sesuai dengan hukum pergerakan ketiga Newton:

Sialnya, karena pertemuan udara dingin dan sumbu statis yang terjadi sekian jam dan sekian hari itulah lalu terjadi akumulasi daya friksi (ini ada kaitannya juga dengan hukum Newton tadi). Daya friksi itu 'memukul-mukul' elektron atom udara dingin, sehingga menarik partikel debu yang mikroskopik (ukurannya 1-100 µm) untuk menempel dan berakumulasi di baling-baling kipas angin.

Dust: Small, dry, solid particles projected into the air by natural forces, such as wind, volcanic eruption, and by mechanical or man-made processes such as crushing, grinding, milling, drilling, demolition, shoveling, conveying, screening, bagging, and sweeping. Dust particles are usually in the size range from about 1 to 100 µm in diameter, and they settle slowly under the influence of gravity.
PM 2.5 = Particle Matters 2.5. Indonesianya, partikel udara yang berukuran lebih kecil dari 2.5 mikron (mikrometer). Nilai Ambang Batas (NAB) adalah batas konsentrasi polusi udara yang diperbolehkan berada dalam udara ambien. Besarnya kira-kira 3% dari diameter rambut manusia. Bisa kebayang tidak?
Ya sudah lol, ini gambarnya:

Tidak berlebihan jadinya kan kalau saya bilang tadi mata manusia termasuk "primitif"?

Makanya pakai masker! Jangan dengerin para penikmat teori konspirasi dkk, mereka tidak peduli kesehatanmu dan nyawamu!

Gunakan masker sesuai tujuannya ya. Misalnya dalam hal risiko tinggi coronavirus, spek medis tentunya mengharuskan spek minimum N95 karena virus dan bakteri sangatlah kecil ukurannya.

Oke, kembali ke laptop.

Dari sisi konsekuensi, ujung-ujung cekungan terstatis sumbu baling-baling yang menerima daya friksi paling besar lah yang menjadi tempat "menempelnya" debu paling banyak.

Kamu bisa mengamati sendiri, kenapa kok bisa di baling-baling kipas debunya cenderung menempel di situ-situ aja, kenapa debunya tidak menempel rata di semua baling-baling kipasnya ya? Betul?

Jadi, bilang aja gini kalau ada yang nanya soal debu kipas angin (jangan ikutin saya yang menyalahkan penemu kipasnya lol):

Karena di situlah pusat terakumulasinya energi friksi statis yang pernah disinggung hukum ketiga Newton, yang kemudian menarik proton atomik debu untuk singgah.

Kalau mereka tambah bingung, ya suruh baca jawaban Quora ini dong hehe :P

Tambahan penjelasan ilustrasi dari bro Rizky Rama ini sangat membantu (thanks!):

Jika bicara energi listrik statis, ingat kembali zaman kita kecil yang mainan menggosok-gosok sampul plastik buku ke rambut, lalu rambut kita berdiri menempel ke sampul itu. Seperti itulah perbandingannya akumulasi friksi elektron baling-baling kipas angin yang menarik proton debu untuk menempel.