KOMPAS.com - Kamu pasti ernah merasa sejuk di ruangan ber-AC atau menikmati minuman dingin dari kulkas? Meski terlihat sederhana, kedua alat rumah tangga ini bekerja berdasarkan prinsip ilmiah yang cukup kompleks: termodinamika.
Untuk memahami bagaimana AC dan kulkas bekerja, kita perlu menengok ke hukum 2 termodinamika yang mengatur pergerakan panas di alam semesta.
AC dan kulkas bekerja dengan memindahkan panas dari tempat dingin ke tempat panas menggunakan energi listrik melalui siklus termodinamika, tetap mematuhi hukum kedua termodinamika dan prinsip entropi.
Berikut adalah penjelasan lengkapnya!
Baca juga: Sistem Termodinamika: Terbuka, Tertutup, dan Terisolasi
Hukum 2 termodinamika dan konsep entropi
Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa panas secara alami akan mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah, kecuali jika ada usaha atau kerja eksternal untuk membalik arah tersebut.
Itulah mengapa pendingin seperti AC dan kulkas memerlukan energi listrik, karena mereka melakukan "tugas melawan alam" dengan memindahkan panas dari tempat dingin ke tempat yang lebih panas.
Menurut Lula Nadia dalam Modul 01 Termodinamika (2019), dalam proses ini, sistem pendingin juga melibatkan konsep entropi. Entropi bisa diartikan sebagai ukuran ketidakteraturan dalam suatu sistem.
Dalam proses mendinginkan udara atau makanan, entropi di dalam sistem berkurang, tapi entropi total (termasuk lingkungan sekitar) tetap bertambah.
Jadi, meskipun AC dan kulkas menciptakan lingkungan lebih rapi dan sejuk, mereka tetap mematuhi hukum termodinamika, karena sistem eksternal (misalnya udara luar ruangan) menerima lebih banyak panas.
Baca juga: Proses Termodinamika: Isotermal, Isobarik, Isokhorik, dan Adiabatik
Siklus refrigerasi: cara kerja AC dan kulkas
Menurut Anisa Aulia Putri, dkk dalam jurnal Penerapan Aplikasi Termodinamika pada Lemari Es dalam Kehidupan Sehari-Hari (2025), baik AC maupun kulkas bekerja berdasarkan siklus kompresi uap (refrigeration cycle) yang terdiri dari empat tahap utama yaitu:
1. KompresiKompresor menekan refrigeran dalam bentuk gas, menaikkan tekanan dan suhunya. Ini adalah tahap di mana kerja mekanik diberikan ke sistem, dan energi listrik digunakan.
2. KondensasiGas panas dari kompresor mengalir ke kondensor dan melepaskan panas ke lingkungan sekitar. Di sini, refrigeran berubah dari gas menjadi cair. Panas ini biasanya dibuang ke udara luar (pada AC) atau belakang kulkas (dengan kisi logam).
3. EkspansiCairan refrigeran bertekanan tinggi melewati katup ekspansi, yang menurunkan tekanan secara drastis. Ini membuat suhu refrigeran turun dengan cepat.
4. EvaporasiCairan dingin kemudian mengalir ke evaporator, tempat ia menyerap panas dari udara di sekitar (ruangan atau isi kulkas). Panas ini menyebabkan refrigeran menguap kembali menjadi gas, lalu kembali ke kompresor, dan siklus berulang.
Proses ini adalah jawaban utama dari pertanyaan “bagaimana AC dan kulkas bekerja”, yakni dengan memindahkan panas dari dalam ke luar, bukan menciptakan “dingin” secara langsung.
Baca juga: Mengapa Penggunaan AC Dapat Meningkatkan Pemanasan di Muka Bumi?
Mesin pendingin bukan pelanggar hukum alam
Banyak orang mengira bahwa AC dan kulkas melawan alam karena bisa memindahkan panas dari suhu rendah ke tinggi.
Tapi kenyataannya, mereka tetap tunduk pada hukum 2 termodinamika, karena proses tersebut membutuhkan energi dari luar (listrik). Tanpa energi ini, tidak mungkin panas bisa “dipaksa” bergerak ke arah yang tidak alami.
Dilansir dari University of Tennessee Knoxville, saat panas dikeluarkan dari ruang kulkas atau ruangan ber-AC, entropi lingkungan bertambah lebih besar daripada penurunan entropi di dalam sistem.
Ini membuktikan bahwa mesin pendingin tidak mengurangi entropi alam semesta, hanya mengalihkannya dengan bantuan energi.
Mengapa kulkas tidak membuat ruangan menjadi dingin?
Menariknya, jika kamu membuka pintu kulkas di ruangan tertutup dan membiarkannya terbuka, ruangan tidak akan menjadi dingin. Justru, suhu ruangan akan naik. Mengapa?
Karena mesin kulkas mengeluarkan panas ke belakang kulkas melalui kondensornya, dan panas ini lebih besar dari udara dingin yang keluar dari dalam.
Jadi, tidak mungkin menciptakan kesejukan ruangan hanya dengan membuka kulkas. Ini adalah bukti nyata bahwa pendinginan buatan tetap tunduk pada hukum termodinamika.
Baca juga: Jawaban dari Soal Magnet yang Digunakan Untuk Perekat Kulkas
Jadi, bagaimana AC dan kulkas bekerja? Jawabannya ada pada siklus kompresi uap yang memindahkan panas dari tempat dingin ke tempat panas, dengan memanfaatkan energi eksternal dan hukum kedua termodinamika.
Dalam prosesnya, meskipun kita merasa sejuk dan nyaman, entropi total di lingkungan tetap meningkat, sehingga hukum alam tetap berlaku.
Dengan memahami prinsip termodinamika dalam rumah tangga, kita jadi bisa melihat betapa luar biasanya sains bekerja di balik alat-alat yang tampaknya sederhana seperti AC dan kulkas.
Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.