Sejarah Dan Prinsip Teknologi Mesin Uap

Bagaimana Teknologi Mesin Uap Bekerja?

Teknologi uap atau steam technology yang diterapkan pada mesin memiliki satu prinsip dasar yaitu ketika uap air dipanaskan sampai titik uapnya, maka air yang menguap tersebut mengambil volume ruangan lebih dibandingkan dengan air dalam bentuk cairan. Hal ini bisa terjadi dikarenakan padatan, cairan dan gas, masing-masing terikat oleh tingkat gaya molekular yang berbeda-beda.

Padatan memiliki molekul yang rapat satu sama lain. Sementara dalam cairan, molekulnya terpisah jauh, dan gas memiliki molekul yang lebih jauh lagi terpisah satu sama lain.

Sejarah Awal Teknologi Uap

Pada tahun 75 Masehi di Alexandria, seorang matematikawan yaitu Hero atau yang dikenal sebagai Heros atau Heron menulis buku tentang mekanik dan sifat-sifat udara dan mempresentasikan rencana atau gambaran mengenai mesin uap sederhana.

Heron
Sumber : Wikipedia

Dia mendesain mesin uap dengan bola berongga, dengan tabung bengkok yang muncul dikedua sisi bola tersebut. Bola ini kemudian diisi dengan air dan di tempatkan di atas api. Selanjutnya, panas yang ditimbulkan akan menyebabkan air menguap, dan uap yang dihasilkan akan dipaksa untuk keluar melalu tabung tersebut. Tenaga yang dihasilkan oleh uap tersebut akan menyebabkan bola terus berputar.

Desain bola berongga dengan tenaga uap oleh Heron

Metode dari Heron yang mengubah tenaga uap menjadi gerakan ini dianggap sebagai dasar atau pondasi untuk teknologi steam berikutnya. Bagaimanapun, sejak penemuan Heron tersebut, membutuhkan waktu 1600 tahun lagi sebelum mesin uap pertama dibuat dan digunakan untuk mengeringkan air dari pertambangan dan perkebunan.

Perkembangan konsep uap ini yang diikuti dengan kemajuan dalam revolusi industri mengubah industri pelayaran global dan juga teknologi perang.

Masih berhubungan dengan mesin uap, pada tahun 1206 imuwan muslim yang bernama Ismail al-Jazari sudah memperkenalkan crankshaft atau poros engkol yang pertama kali. Seperti pada engkol modern, hasil kreasinya memiliki mekanisme berupa roda yang mengatur beberapa crankpins menjadi gerak, yaitu dengan gerakan roda yang membentuk lingkaran dan pin bergerak membentuk garis lurus.

Crankshaft yang dibuat oleh Ismail al-Jazari mengubah gerakan yang berputar terus-menerus itu menjadi gerakan linear piston, dan merupakan pusat dari mesin modern seperti mesin uap, mesin pembakaran internal dan kontrol otomatis.

Tercatat sejumlah besar kemajuan ilmiah dalam konsep uap ini sebelum penerapannya yang praktis dalam turbin uap. Pada tahun 1495, penemu terkenal Leonardo Da Vinci dari Italia juga menyampaikan gagasannya mengenai listrik dengan menggunakan tenaga uap, penemu juga menyarankan saat itu bahwa proyektil bisa ditembakkan dengan tenaga uap.

Leonardo Da Vinci
Sumber : Wikimedia

Kemajuan dalam teknik serta pengukuran suhu dan waktu, semakin membuka jalan untuk perkembangan teknologi uap ini.

Kemudian pada tahun 1606, Giovanni Battista della Porta dari Naples mencatat teorinya tentang peranan uap dalam pembentukan ruang hampa atau vakum. Teorinya menyatakan bahwa jika air diubah menjadi uap dalam ruang tertutup akan mangakibatkan peningkatan tekanan, seperti sup yang meledak di dalam kaleng.

Giovanni Battista della Porta
Sumber : Wikimedia

Pengembunan uap menjadi air dalam ruang tertutup akan mengakibatkan penurunan tekanan. Pemahaman baru mengenai hal ini memegang peranan penting untuk pengembangan teknologi uap selanjutnya.

Pada tahun 1679, ilmuwan dan profesor matematika dari Perancis, yaitu Denis Papin membuat teori dari della Porta tersebut menjadi kenyataan. Ia melakukan proyek domestik yang disebut dengan "Mesin Untuk Melunakkan Tulang". Pot untuk memasak yang tertutup secara esensial merupakan alat pemasak dengan tekanan yang pertama.

Cooking pot, yang di buat oleh Denis Papin
Sumber : Wikipedia

Papin juga menambahkan pada perangkatnya suatu piston yang bisa digeser pada bagian atas silinder yang penuh dengan air. Ketika steam menjadi dingin dan berubah menjadi air lagi, maka vakum yang dihasilkan akan menarik piston tersebut turun kembali.

Kemudian pada abad ke-17, para penemu mulai menempatkan teknologi uap untuk penggunaan yang praktis, tentunya melampaui alat pemasak dengan tekanan tersebut.

Baca juga:
Sejarah Dan Teknologi Mesin Uap : Pembuatan Mesin Uap Pertama



Robert Lamb "How Steam Technology Works" 27 February 2008.
HowStuffWorks.com. <http://science.howstuffworks.com/steam-technology.htm> 11 August 2016

Section : Crankshaft and crankslider mechanism
Wikipedia, <https://en.wikipedia.org/wiki/Ismail_al-Jazari> 11 August 2016