Upload
trankhuong
View
265
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA
Daya Hantar Panas
Oleh
Kelompok : III (Tiga)
Nama :
Ishadi Dwi Cahyo (A1E010003)
Weni Purnama Sari (A1E010004)
Deka Sanjaya (A1E010011)
Widita Sebayuri S (A1E010034)
Program Studi : Fisika
Dosen : M.Sutarno M.Si
UNIVERSITAS BENGKULU JURUSAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIDKAN LABORATORIUM PENGAJARAN FISIKA
2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bila salah satu ujung sebatang logam dimasukkan ke dalam nyala api
dan ujung yang lainnya kita pegang dengan tangan, bagian yang kita pegang
ini makin lama makin panas, walaupun tidak langsung berhubungan dengan
nyala api. Maka dikatakan, bahwa panas mencapai ujung yang dingin itu
dengan jalan penghantaran lewat seluruh bahan batang tersebut.Pada waktu
ujung yang panas naik suhunya, semua atom di bagian ini bertambah kuat
getarannya.Tetapi atom-atom yang lebih dekat pada ujung ang dingin tetap
masih lambat getarannya. Jika atom-atom dari kedua ujung tersebut ini
bertumbukan, maka sebagian dari energi gerak atom yang lebih cepat akan
terbagikan kepada yang lebih lambat,sebaliknya ,atom-atom lambat yang
sudah menerima energi gerak ini selanjutnya meneruskan energi tadi ke
atom- atom yang lebih jauh tempatnya dari api.Jadi,energi gerak thermik
diteruskan dari atom yang satu keatom lainnya,sedangkan atom itu sendiri
tetap tinggal ditempatnya semula.
Sudah diketahui pula,bahwa semua logam merupakan penghantar
listrik dan penghantar panas yang baik. Bahwasanya logam dapat
menghantar arus listrik ialah oleh karena apa yang disebut electron “bebas”
yang terdapat didalamnya ,yaitu electron-elektron yang terenggut dari atom
induknya. Elektron bebas itu juga memegang peranan dalam penghantar
panas. Sebabnya logam merupakan penghantar panas yang demikian baik
ialah karena electron bebas,dan juga atomnya ,sama-sama meneruskan
energi thermik dari bagian logam yang lebih panas kebagian yang lebih
dingin.
Penghantaran panas di dalam suatu benda hanya mungkin terjadi jika
bagian benda itu tidak sama suhunya.Arah arus panas senantiasa dari tempat
ang bersuhu lebih tinggi ketempat yyang suhunya lebih rendah
suhunya.Adakalanya peristiwa penghantar panas ini digunakan sebagai dasar
untuk mendifinisikan perbedaan atau persamaan suhu.Maksudnya ,jika pada
dua benda yang berhubunggan timbul arus panas dari benda yang satu
kebenda lainnya,maka berdasarkan definisi ,suhu benda pertama lebih tinggi
dari pada suhu suhu benda kedua.Jika tidak ada arus panas,berarti suhu
keduanya sama tinggi.
Daya hantar panas ada tiga jenis yakni konduksi, konveksi, dan
radiasi.Dalam kehidupan sehari-hari proses daya hantar secara konduksi ini
adalah pada saat pemanggang sate yang menggunakan besi, dan besi
tersebut menghantarkan panas ke tangan kita. Untuk daya hantar panas
secara konveksi itu sendiri contohnya pada saat memasak air di dalam panci
yang tertutup, uap air di dalam panci tersebut kembali ke dalam sehingga
membuat air mendidih lebih cepat. Untuk proses radiasi dalam kehidupan
sehari-hari contohnya adalah pancaran sinar ultraviolet yang dapat kita
rasakan sehari-hari.
1.2 Tujuan
Menentukan besarnya nilai daya hantar panas pada suatu benda (zat
padat) dengan cara konduksi.
1.3 Rumusan Masalah
Bagaimanakah cara menentukan besarnya nilai daya hantar panas
pada suatu benda (zat padat) dengan cara konduksi?
1.4 Hipotesis
Besarnya nilai daya hantar panas pada suatu benda (zat padat)
dengan cara konduksi dapat ditentukan dengan :
∆ Q∆ t
=kAT 1−T 2
l
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Kalor
Apabila dua benda A dan B memiliki suhu A lebih besar daripada
suhu B, kemudian kedua benda tersebut disentuhkan, maka suhu A akan
menurun dan suhu benda B akan naik hingga setimbang (kedua benda
bersuhu sama). Dalam hal itu, benda yang bersuhu tinggi memberikan
sesuatu kepada yang bersuhu rendah, sesuatu yang diberikan itu adalah
energi. Energi yang diberikan karena perbedaan suhu semacam itu
dinamakan kalor. Jadi, kalor merupakan salah satu bentuk energi.
Satuan kalor sama dengan satuanya energi, yaitu Joule. Kadang-
kadang satuan kalor menggunakan kalori atau kilokalori. Kesetaraan kalori
dengan Joule adalah :
1 kalori = 4,18 joule
1 joule = 0,24 kalori
Pada abad 18 sampai 19 kalor diyakini sebagai suatu fluida yang
disebut kalorik. Fluida kalorik ini bisa berpindah dari satu benda ke benda
lain, yaitu dari benda panas ke benda dingin. Ketika suatu benda yang
suhunya berbeda disentuhkan satu sama lain, akan kita amati bahwa
akhirnya kedua benda mencapai suhu yang sama. Dalam keadaan suhu yang
sama ini, dikatakan bahwa keduanya berada dalam kesetimbangan termal.
Joseph Black merupakan orang pertama yang menyadari bahwa
kenaikan suhu suatu benda dapat digunakan untuk menentukan banyaknya
kalor yang diserap oleh benda. Jika sejumlah kalor ∆Q menghasilkan
perubahan suhu benda sebesar ∆T. Kapasitas kalor C :
C =
ΔQΔT (1-1)
Bila kedua benda atau lebih saling bersinggungan atau berdekatan
maka akan terjadi perpindahan panas dari benda bersuhu tinggi ke benda
bersuhu rendah, sedemikian hingga akhirnya dicapai suatu suhu akhir yang
sering juga disebut suhu kesetimbangan.
2.2 Daya Hantar Panas
Ada tiga cara panas berpindah atau mengalir :
- Secara konduksi
- Secara konveksi
- Secara radiasi
Dari eksperimennya Fourier mendapatkan bahwa laju perpindahan
panas konduksi pada suatu benda tergantung pada :
a. Luas penampang yang tegak lurus arah aliran panas
b. Tebal benda atau panjang aliran panas
c. Perbedaan suhu antara dua titik yang diamati
d. Karakteristik termis benda yang dinyatakan oleh konduktivitas panas
Konduktivitas panas K (Joule / detik mk) menyatakan laju
perpindahan panas yang lewat satu satuan luasan penampang sejauh satu
satuan panjang benda itu yang mempunyai perbedaan suhu 1Co. Nilai K ini
mempunyai jangkauan antara 0,03 w/m Co (isolator yang baik) sampai 400
w/mCo (logam-logam yang kondusif).
Panas konduksi sebenarnya mengalir dalam tiga dimensi. Namun
dalam banyak hal dalam hal masalah aliran panas dapat dihitung atau
dianggap sebagai aliran 1 dimensi.
Secara matematis untuk perpindahan panas 1 dimensi hasil empiris
Fourier dapat ditulis sebagai :
H = -kA
dTdx (1-2)
Kuantitas perubahan panas dQ yang dipindahkan selama waktu dt
(disebut juga laju panas atau H) tergantung pada luas penampang A dari
gradien suhu
dTdx :
H =
dQdt = -kA
dTdx (1-3)
Dengan :
H = laju panas konduksi (J/s)
k = koefisien konduktivitas bahan(J/s mK)
dT = perbedaan suhu pada elemen setebal dx k gradien suhu ˚C
(perubahan suhu terhadap posisi)
Tanda (-) perlu diberikan karena arah aliran selalu dari suhu tinggi ke
suhu rendah.
Bila dinding yang tertimpa matahar suhunya T1 sedang permukaan
dinding yang menghadap ke ruang suhunya T2 (T1>T2), maka laju
perpindahan panas konduksi melalui tembok tersebut dapat dihitung sebagai
berikut :
∫0
L
Hdx =−∫T1
T 2
kAdT(1-4)
Dalam keadaan mantap (steady), H dimana-mana, sehingga dapat
ditulis :
HL =–kA (T2 - T1) (1-4a)
= kA (T2 - T1) (1-4b)
atau
H =
kA (T2 - T1)L (1-4c)
Persamaan 1-4c ini untuk menggambarkan banyaknya panas yang
dipindahkan secara konduksi per satuan waktu oleh bahan yang tebalnya L,
luasnya A dan permukaannya mempunyai suhu T1 dan T2 yang berbeda.
Hubungan kalor dengan massa benda, suhu dan jenis benda :
a. Hubungan antara kalor dan massa benda
Kalor yang diterima sebanding dengan banyaknya (massa) benda
jika kenaikan suhu sama :
Q ~ m (1-5a)
b.Hubungan kalor dengan kenaikan suhu
Kalor yang diterima sebanding dengan kenaikan suhu benda, bila
massa benda tetap.
Q ~ ∆t (1-5b)
c. Hubungan kalor dengan jenis benda yang dipanaskan
Kalor yang diterima oleh suatu benda adalah sebanding dengan kalor
jenis benda itu, bila massa benda dan kenaikan suhu tetap.
Q ~ c (1-5c)
Jadi dapat disimpulkan bahwa kalor yang diterima atau yang
dilepaskan benda selama pemanasan adalah :
- Sebanding dengan massa benda
- Sebanding dengan kenaikan suhu
- Sebanding dengan kalor jenis benda
Secara matematis dapat ditulis :
Q = mc ∆t (1-5d)
Atau
(1-5e)
Konduksi kalor atau hantaran kalor adalah cara perpindahan kalor
yang dilakukan melalui zat antara. Selama proses berlangsung zat antara
tersebut dapat berubah tempatnya. Syarat terjadinya konduksi kalor pada
suatu zat ialah adanya perbedaan temperatur di dua tempat pada zat tersebut.
Dalam keadaan setimbang, jumlah kalor yang diterima dan
dipancarkan penerima harus sama, sehingga :
k = mc ( dT
dt )S
. dA (T 1−T2 ) (1-6)
dimana ( dT
dt )S memiliki makna sebagai pengurangan suhu per
satuan waktu pada saat suhu setimbang (T5).
Salah satu cara untuk mengetahui terjadinya transfer energi adalah
dengan cara konduksi, yaituperistiwa dimana energi termal berpindah
dalam zat akibat adanya tumbukan antara molekul – molekul zat tersebut.
Pada Gambar 4.1, sebuah silinder dengan luas penampang A, jarak kedua
dQdt
= mc dTdt
ujungnya l, dan suhu kedua permukaannya T 1 dan T 2, dimana T 1>T 2, maka
jumlah kalor ∆ Q yang berpindah dari permukaan 1 ke permukaan 2 dalam
waktu ∆ t adalah :
∆ Q=k ∙ ∆ t ∙ AT 1−T2
l
dimana k adalah koefisien konduktivitas termal dalam satuan
kkal /sm℃ , J /sm℃ , atauW /m℃ dan (T 1−T 2)/ l disebut gradien
suhu.Konduktivitas termal k untuk berbagai jenis zat padat diberikan pada
table 4.2.
Tabel 4.2.
Konduktivitas Termal dari Berbagai Jenis Zat Padat
ZatKonduktivitas Termal k
Kkal /sm℃ J / sm℃
Perak
Tembaga
Aluminium
Baja
Gelas (biasa)
Kayu
Isolator fiberglass
10 x10−2
9,2 x10−2
5,0 x10−2
1,1 x10−2
2,0 x10−4
0,2−0,4 x10−4
0,12 x10−4
420
380
200
40
0,84
0,08 – 0,16
0,048
Sebagian besar zat akan memuai secara beraturan terhadap
penambahan temperatur, termasuk zat dalam fase gas, sehingga volume gas
akan mengambang (bertambah besar). Volume gas tidak hanya bergantung
pada perubahan temperatur, tetapi bergantung pula pada perubahan tekanan,
Secara ekrperimen, untk gas dengan jumlah tertentu diperoleh bahwa volume
gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan padanya ketika
temperatur dijaga konstan, yaitu:
PV =konstan
hubungan ini dikenal sebagai hukum Boyle. Sebaliknya apabila
tekanannya yang dijaga konstan, volume gas dengan jumlah tertentu
berbanding lurus dengan temperatur mutlak. Pernyataan ini dikenal sebagai
hukum Charles, dirumuskan :
VT
=konstan
Hukum gas yang ketiga dikenal sebagai hukum Gay-Lussac, yang
menyatakan bahwa pada volume konstan, tekanan gas berbanding lurus
dengan temperatur mutlak, yaitu :
PT
=konstan
Hukum – hukum tersebut sebenarnya hanya merupakan pendekatan
yang akurat untuk gas riil sepanjang tekanan dan massa jenis gas tidak
terlalu tinggi, dan gas tidak mendekati kondensasi, Bagaimanapun istilah
hukum untuk ketiga hubungan tersebut lebih bersifat tradisional, sehingga
kita tetap memakainya sampai sekarang.
Konduksi kalor pada suatu zat digambarkan sebagai hasil tumbukan
molekul – moleku. Sementara satu ujung benda dipanaskan, molekul –
molekul di tempat tersebut bergerak lebih cepat dan bertumbukan dengan
tetangga mereka yang bergerak lebih lambat, mereka mentransfer sebagian
dari energi ke molekul – molekul lain yang lajunya kemudian bertambah.
Konduksi kalor hanya terjadi jika ada perubahan temperatur.Pada
percobaan ditemukan bahwa kecepatan aliran kalor melalui benda
sebanding dengan perbedaan temperatur antara ujung – ujungnya. Aliran
kalor ∆ Q per selang waktu ∆ tdirumuskan :
∆ Q∆ t
=k AT 1−T 2
l
Pada persamaan tersebut terlihat bahwa perbedaan temperatur
∆ T (T 1−T 2) berbanding lurus dengan ketebalan l dari benda, Oleh karena
harga k yang didapat dari Tabel 4.2 adalah konstan dan harga A juga dibuat
konstan, dengan membuat grafik antara ∆ T dan l dapat ditentukan besarnya
nilai ∆ Q /∆ t ini merupakan daya hantar panas, dengan satuan J/s atau watt.
Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor yang tidak disertai perpindahan
zat penghantar. Jika salah satu ujung sebuah batang logam diletakkan di
dalam nyala api, sedangkan ujung yang satunya lagi dipegang, bagian batang
yang dipegang ini akan terasa makin lama makin panas, walaupun tidak
kontak langsung dengan nyala api itu. Dalam hal ini dikatakanlah bahwa
panas sampai di ujung batang yang bertemperatur lebih rendah secara
konduksi (hantaran) sepanjang atau melalui bahan batang itu. Konduksi
panas hanya dapat terjadi dalam suatu benda apabila ada bagian-bagian
benda itu berada pada suhu yang tidak sama, dan arah alirannya selalu dari
titik yang mempunyai suhu lebih tinggi ke titik yang mempunyai suhu lebih
rendah.
Jika terdapat perbedaan suhu dari dua ujung benda padat, maka akan
terjadi perpindahan panas dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah.
Kuantitas perubahan panas dQ yang dipindahkan selam waktu dt (disebut
juga sebagai laju panas/H) tergantung pada luas penampang A dan gradien
suhu ∂T /∂ x :
H=dQdt
=−k . A . ∂T∂ x
dengan k adalah koefisien konduktivitas panas dari zat.
Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai perpindahan
partikel – partikel zat. Terdapat dua jenis konveksi, yaitu konveksi alam dan
konveksi paksa. Istilah konveksi dipakai untuk perpindahan panas dari satu
tempat ke tempat lain akibat perpindahan bahannya sendiri. Misalnya :
tungku udara panas dan sistem pemanasan dengan air panas. Jika bahan
yang dipanaskan dipaksa bergerak dengan alat peniup atau pompa,
prosesnya disebut konveksi yang dipaksa ; kalau bahan itu mengalir akibat
perbedaan rapat massa, prosesnya disebut konveksi alamiah atau konveksi
bebas. Pada konveksi alami, pergerakan atau aliran energi kalor terjadi
akibat perbedaan massa jenis. Sehingga dirumuskan:
H = h A Δ T
Dimana:
H = laju perambatan kalor (J/s)
A = luas penampang yang dilalui (m2)
h = koefisien konveksi termal (J/m2 s ºC)
Δ T = perbedaan suhu (ºC)
Radiasi
Radiasi adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang
elektromagnetik. Energi matahati yang sampai ke Bumi terjadi secara radiasi
atau pancaran tanpa melalui zat perantara. Laju pancaran kalor oleh
permukaan hitam, menurut Stefan dinyatakan sebagai berikut. Energi total
yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam sempurna dalam bentuk
radiasi kalortiap satuan waktu, tiap satuan luas permukaan sebanding dengan
pangkat empat suhu mutlak permukaan itu secara matematis, laju kalor
radiasi ditulis dengan persamaan :
H =
Qt = σ AT4
Dengan σ adalah konstanta Stefan – Boltzmann dengan nilai 5,67 x
10-8 W/m2k4. persamaan tersebut berlaku dengan permukaan hitam
sempurna. Untuk setiap permukaan dengan enisifitas e (0 ≤ e ≥ 1) sehingga
menjadi :
H = Qt = eσ AT4
Secara umum, kalor mengalir denga sendirinya dari suatu benda
yang temperaturnya lebih tinggi ke benda lain dengan temperature yang
lebih rendah. Perubahan suhu yang sama pada system dapat ditimbulkan
baik dengan :
1. Pengaliran panas
2. Pengerjaan Usaha
Proses pelepasan energi sebagai kalor disebut eksoterm. Semua
reaksi pembakaran adalah reaksi eksoterm. Proses yang menyerap energy
sebagai kalor disebut reaksi endoterm. Contohnya adalah penguapan air.
Proses endoterm dalam sebuah wadah adiabatic menghasilkan penurunan
temperature system; proses eksoterm menghasilkan kenaikan temperature.
Proses endoterm yang berlangsung dalam wadah diatermik pada kondisi
isotherm menghasilkan aliran energy ke dalamsistem sebagai kalor. Proses
eksoterm dalam wadah diatermik menghasilkan pembebasan energy sebagai
kalor ke dalam lingkungannya.
Konduksi kalor pada banyak materi dapat digambarkan sebagai hasil
tumbukan molekul – molekul.Sementara satu ujung benda dipanaskan,
molekul – molekul di tempat itu bergerak jauh lebih cepat dan lebih
cepat.Sementara bertumbukan dengan tetangga mereka yang bergerak lebih
lambat, mereka mentrasfer sebagian dari energy ke molekul – molekul lain,
yang lajunya kemudian bertambah. Molekul – molekul ini kemudian juga
mentransfer sebagian energy mereka dengan molekul – molekul lain
sepanjang benda tersebut. Transfor energy antara elemen volum yang
bertetangga, yang ditimbulkan oleh perbedaan temperature antar elemen itu,
dikenal sebagai penghantaran kalor.Pada logam, menurut teori modern,
tumbukan antara electron – electron bebas di dalam logam dan dengan atom
logam tersebut teritama mengakibatkan untuk terjadinya konduksi.
Hukum pokok penghantaran kalor merupakan perapatan dari hasil
percobaan pada aliran linear kalor melalui lempengan dalam arah tegak lurus
pemukaan. Sepotong bahan berbentuk lempengan dengan tebal ∆x dan lua
A. Salah satu permukaannya dipertahankan pada temperature Ө dan yang
lainnya pada temperature Ө + ∆Ө. Kalor Q yang mengalir tegak lurus
permukaan selama waktu τ diukur, Percobaan ini dilakukan untuk
lempengan lain yang terbuat dari bahan yang sama tetapi dengan harga ∆x
dan A yang berbeda. Hasil percobaan yang seperti itu menunjukkan bahwa,
untuk harga ∆Ө tertentu, Q berbanding lurus dengan wktu dan luas
permukaan.Juga untuk waktu dan luas permukaan tertentu, Q berbanding
lurus dengan hasil bagi ∆Ө/ ∆x, asal saja keduanya, ∆x dan ∆Ө kecil. Hasil
ini dapat dirumuskan sebagai berikut :
Qτ
∞ A . ΔθΔx
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
a. Benda (zat padat) yang akan kita tentukan daya hantar panasnya, dengan
ketebalan yang bervariasi namun bentuk dan luas penampangnya sama.
b. Dua buah termometer, lebih baik bila ada termometer digital.
c. Teko listrik atau alat pemanas air lainnya beserta bejana kosong.
d. Mistar dan jangka sorong.
3.2 Prosedur Percobaan
a. Catatlah keadaan ruang laboratorium (suhu, tekanan dan
kelembabannya) sebelum dan setelah percobaan.
b. Jika bentuk penampang dari benda berbentuk empat persegi panjang,
ukurlah panjang dan lebarnya untuk menemukan luas penampang A.
c. Ambillah salah satu benda dengan dengan ketebalan l yang telah diukur
ketebalannya menggunakan jangka sorong.
d. Tempelkan sensor dari salah satu termometer pada bagian bawah
permukaan benda untuk mengukur temperatur T 2, dan sensor dari
temperatur yang satu lagi pada bagian atas permukaan benda untuk
mengukur temperatur T 1.
3.3 Gambar Percobaan
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel Hasil Pengamatan
Jenis zat padat : Besi (Fe)
Konduktivitas termal k= 80,4 J /smK
Luas Penampang A= 59,5 m2
PerbedaanSuhu (∆ T )
Tebal (m)
Temperatur T2
oC oC oC
0,17 mm T 1=39o C∆ T=7oC
T 1=40oC∆ T=7oC
T 1=41o C∆ T=7oC
0,47mm T 1=37o C∆ T=5oC
T 1=39o C∆ T=6o C
T 1=43oC∆ T=7oC
Untuk besi dengan ketebalan 0,17 mm
T2 (oC) T1 (oC) t (sekon)
32 39 1:30
33 40 1:55
34 41 2:05
Untuk besi dengan ketebalan 0,47 mm
T2 (oC) T1 (oC) t (sekon)
32 37 1:27
33 39 2:00
34 43 3:20
4.2 Analisis Data
Daya hantar panas ∆ Q∆ t pada plat besi dengan ketebalan 0,17mm:
Untuk T2 = 32oC
Dikitahui : k besi=80,4 J /smK
∆ T=7oC=300 K
A=59,5 m2
l=0,17 mm
Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?
Jawab :∆ Q∆ t
=k . A . ∆ Tl
∆ Q∆ t
=80,4 J / smK .59,5 m2. 300 K0,17 .10−3 m
∆ Q∆ t
=1.435 .140 J / s0,17 .10−3
∆ Q∆ t
=8442.1 06 J /s
Untuk T2 = 33oC
Dikitahui : k besi=80,4 J /smK
∆ T=7oC=300 K
A=59,5 m2
l=0,17 mm
Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?
Jawab :∆ Q∆ t
=k . A . ∆ Tl
∆ Q∆ t
=80,4 J / smK .59,5 m2. 300 K0,17 .10−3 m
∆ Q∆ t
=1.435 .140 J / s0,17 .10−3
∆ Q∆ t
=8442.1 06 J /s
Untuk T2 = 34oC
Dikitahui : k besi=80,4 J /smK
∆ T=7oC=300 K
A=59,5 m2
l=0,17 mm
Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?
Jawab :∆ Q∆ t
=k . A . ∆ Tl
∆ Q∆ t
=80,4 J / smK .59,5 m2. 300 K0,17 .10−3 m
∆ Q∆ t
=1.435 .140 J / s0,17 .10−3
∆ Q∆ t
=8442.1 06 J /s
Daya hantar panas ∆ Q∆ t pada plat besi dengan ketebalan 0,47mm:
Untuk T2 = 32oC
Diketahui : k besi=80,4 J /smK
∆ T=5oC=298 K
A=59,5 m2
l=0,47 mm
Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?
Jawab :
∆ Q∆ t
=k . A . ∆ Tl
∆ Q∆ t
=80,4 J / smK .59,5 m2. 298 K0,47 .10−3 m
∆ Q∆ t
=1.425 .5724 J /s0,47 .10−3
∆ Q∆ t
=3.033,133 .1 06 J /s
Untuk T2 = 33oC
Diketahui : k besi=80,4 J /smK
∆ T=6o C=299 K
A=59,5 m2
l=0,47 mm
Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?
Jawab :∆ Q∆ t
=k . A . ∆ Tl
∆ Q∆ t
=80,4 J / smK .59,5 m2. 299 K0,47 .10−3 m
∆ Q∆ t
=1.430 .356,2 J /s0,47 .10−3
∆ Q∆ t
=3.043,311 .106 J / s
Untuk T2 = 34oC
Diketahui : k besi=80,4 J /smK
∆ T=7oC=300 K
A=59,5 m2
l=0,17 mm
Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?
Jawab :
∆ Q∆ t
=k . A . ∆ Tl
∆ Q∆ t
=80,4 J / smK .59,5 m2. 300 K0,47 .10−3 m
∆ Q∆ t
=1.435 .140 J / s0,47 .10−3
∆ Q∆ t
=3.053,489 .1 06 J /s
Teori Ralat Daya Hantar Panas untuk ketebalan 0,17 mm
No Data (x) ( x−x ) ( x−x )2
18442.1 06 0 0
28442.1 06 0 0
38442.1 06 0 0
Jumlah25326.106
rata2 8442.1 06
Ralat mutlak
∆ x=√∑ ( x−x ' )2
n(n−1)=√ 0
6=√0=¿0
Ralat nisbi
∆ I=∆ xx '
x100 %= 03.033,133 .106 x100 %=0%=0 %
Keseksamaan
k=100 %−0%=100 %
Teori Ralat Daya Hantar Panas 0,47 mm
No Data (x) ( x−x ) ( x−x )2
1 3.033,133 .106-
10,178.106103,591684.1
012
23.043,311 . 106 0 0
3 3.053,489 .1 06 10,178.106103,591684.1
012
Jumlah 9.129,933 .
106
207,183368.1012
rata2 3.043,311 . 106
Ralat mutlak
∆ x=√∑ ( x−x ' )2
n(n−1)=√ 207,183368.1 012
6=√34,53056133.1012=5,87627104. 1 06
Ralat nisbi
∆ I=∆ xx '
x100 %=5,87627104.106
3.043,311 . 106 x100 %=1,93088.1 0−3 x100 %=0,193088 %
Keseksamaan
k=100 %−0,193088 %=99,806912 %
4.3 Pembahasan
Percobaan ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui besarnya daya
hantar panas suatu benda. Dalam hal ini benda yang diukur daya hantar panas nya
adalah besi. Besi yang digunakan terdiri dari dua jenis ketebalan yaitu besi dengan
ketebalan 0,17 mm dan besi dengan ketebalan 0,47 mm. tujuan digunakannya dua
jenis besi dengan ketebalan yang berbeda adalah untuk melihat apakah ada
pengaruh ketebalan dengan besarnya daya hantar panas suatu benda. Karena yang
akan di selidiki adalah ketebalan nya saja maka untuk luas penampang benda
harus lah sama yaitu 59,5 cm. namun benda yang di pakai bentuknya tidak
simetris dikarenakan bukan buatan pabrik.
Percobaan diawali dengan memanaskan air di dalam teko listrik. Air panas
digunakan sebagai sumber energy panas untuk nantinya dihantarkan melalui plat
besi yang sudah disediakan. Air panas dimasukan kedalam bejana kosong. Bejana
yang digunakan disini adalah bejana dari plastic dengan tujuan agar hasil yang
diperoleh akan akurat tanpa ada variable pengganggu.
Dua buah thermometer disiapkan untuk mengukur suhu dari plat besi. Mula-
mula plat besi diletakkan diatas plasik penahan agar thermometer dapat
menjangkau bagian bawah plat besi. Ketika semua sudah selesai disiapkan,
percobaan langsung dimulai dengan meletakkan bejana berisi air panas ke atas
plat besi seiring dengan dinyalakan nya stopwatch. Mula-mula suhu T2 ditentukan
dahulu per satu skala. Yaitu 32oC, 33oC, 34oC dan di setiap thermometer untuk T2
telah mencapai skala tersebut, maka kita catat keadaan suhu pada thermometer T1.
Adapun data yang diperoleh adalah
Untuk besi dengan ketebalan 0,17 mm
T2 (oC) T1 (oC) t (sekon)
32 39 1:30
33 40 1:55
34 41 2:05
Untuk besi dengan ketebalan 0,47 mm
T2 (oC) T1 (oC) t (sekon)
32 37 1:27
33 39 2:00
34 43 3:20
Dari data percobaan diatas diperoleh beberapa poin yaitu yang pertama
perubahan suhu ∆ T cenderung sama untuk setiap skala yang telah ditentukan
sebelum nya. Hal ini menunjukan bahwa perubahan suhu nya konstan. Dan yang
kedua kita peroleh hubungan antara ketebalan plat besi terhadap ∆ T yaitu
semakin tebal plat besi, maka waktu yang dibutuhkan plat besi untuk
meningkatkan suhunya juga akan semakin lama. Untuk menentukan besarnya
daya hantar panas pada plat besi, digunakan persamaan :
H=
kA (T2 - T1)L
Dan data percobaan diperoleh nilai H yaitu :
Untuk plat besi 0,17 mm
∆T (oC) H (J)
7 8442.1 06
7 8442.1 06
7 8442.1 06
Untuk plat besi 0,47mm
∆T (oC) H (J)
5 3.033,133 .106
6 3.043,311 . 106
7 3.053,489 .1 06
Dari table diatas terlihat bahwa besar daya hantar panas pada besi dengan
ketebalan 0,17 mm akan lebih besar dibandingkan dengan plat besi 0,47 mm.
Hal ini disebabkan karena seiring dengan semakin tebal nya lapisan besi,
maka partikel-partikel penyusun besi juga akan semakin banyak. Hal ini membuat
panas yang dihantarkan akan berjalan lama dari titik awal (Permukaan plat bsi)
sampai ke titik akhir (dasar plat besi).
4.4 Jawaban Pertanyaan
a. Hitunglah luas penampang A dari benda yang akan kita tentukan daya
hantar panasnya!
Jawab :
Luas penampang dari benda yang akan ditentukan daya hantar panas nya
adalah 58,5 cm dengan panjang 8,5 cm dan lebar 7 cm
b. Buatlah grafik antara perbedaan temperatur ∆T dengan ketebalan Ɩ dari
benda pada kertas milimeter balok!
Jawab :
Grafik Hubungan Perbedaan Temperatur Dengan Ketebalan Benda
∆T1 ∆T2 ∆T30
1
2
3
4
5
6
7
8
#REF!#REF!
c. Berdasarkan grafik jawaban nomor b, hitunglah daya hantar panas ∆Q/ ∆t
dengan menggunakan metode Titik Potong Garis Singgung!
Berapa harga ∆Q/ ∆t rata-ratanya?
Jawab :
Harga ∆Q/ ∆t rata-rata dapat dihitung dengan :
Untuk l=0,17 mm
No Data (x)
18442.1 06
28442.1 06
38442.1 06
Jumlah25326.106
rata2 8442.1 06
L1
L2
x=∑ xn
x=25326.106
3
x=8442. 106
Untuk l=0,47 mm
No Data (x)
13.033,133 .106
23.043,311 .106
33.053,489 .1 06
Jumlah9.129,933 . 106
rata2 3.043,311 .106
x=∑ xn
x=9129,933.106
3
x=3043,311.106
d. Hitung pila daya hantar panas ∆Q/ ∆t beserta ketidakpastiannya dengan
menggunakan metode Regresi Linier!
Jawab :
(terlampir)
e. Adakah pendekatan antara hasil jawaban nomor c dan nomor d, jelaskan!
Metode mana yang hasilnya terbaik?
Jawab :
Metode yang memberikan hasil merinci adalah dengan menggunakan
metode regresi linier sederhana, namun dengan menggunakan metode ralat
seperti biasa lebih mudah dipahami.
f. Bagaimana pengaruh perubahan kenaikan temperatur T_2 terhadap
ketebalan Ɩ yang berbeda-beda, jelaskan!
Jawab :
Semakin tebal benda, maka daya hantar panas akan semakin kecil. Hal ini
ditandai dengan lama proses penghantaran panas dari permukaan plat besi. Pada
plat besi yang lebih tipis, akan lebih mudah menghantarkan panas dibandingkan
dengan plat besi yang lebih tebal. hal ini bias terjadi karena partikel penyusun dari
plat besi yang tipis lebih tipis, sehingga untuk menghantarkan panas diperlukan
waktu yang lebih sedikit dibandingkan dengan plat besi yang lebih tebal.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Besarnya nilai daya hantar panas pada suatu benda (zat padat)
dengan cara konduksi dapat ditentukan dengan :
∆ Q∆ t
=kAT 1−T 2
l
5.2 Saran
o Sebelum melakukan praktikum, pratikan harus mempelajari dan
memahami dahulu materi yang akan dipraktikumkan, serta membaca
dan memahami buku panduan yang berkaitan dengan praktikum yang
akan dilakukan pada waktu itu. Hal ini bertujuan agar dalam
pelaksanaan praktikum tidak kesulitan untuk melakukan praktikum dan
agar praktikum berjalan dengan lancar.
o Perlu persiapan yang matang sebelum melakukan pratikum.
o Untuk selanjutnya, pratikum seharusnya dilakukan secara bertahap.
o Saat melakukan praktikum harus mengikuti prosedur yang ada.