PERPINDAHAN PANAS DAN NERACA ENERGI

Perpindahan kalor atau alih barang (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan

energy yang teradi kerena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material. Dari termodinamika

telah kita ketahui bahwa energy yang pindah itu dinamakan kalor atau bahang atau panas (heat). Ilmu

perpindahan kalor tidak hanya mencoba menelaskan bagaimana energy itu berpindah dari satu benda

kebenda lain, tetapi juga dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisi-kondisi

tertentu. Kenyataan bahwa disini terjadi sasaran analisis ialah masalah laju perpindahan, inilah yang

membedakan ilmu perpindahan kalor dari ilmu termodinamika.

Jenis – jenis perpindahan panas yaitu: 1. Perpindahan Panas Secara Konduksi Hukum Fourier

Hubungan dasar yang menguasai aliran kalor melalui konduksi ialah berupa kesebandingan

yang ada antara laju aliran kalor melintas permukaan isothermal dan gradient suhu yang terdapat pada

permukaan itu. Hukum itu dapat ditulis sebagai berikut:

dq/dA=-k Dimana : A=Luas permukaan isothermal n = Jarak,di ukur tegk lurus terhadap permukaan itu q = Laju aliran kalor melintas permukaan itu pada arah normal terhadap

permukaan

T = suhu

K= konstanta

1

Tanda negative menunjukkan bahwa kenyataan fisik bahwa kalor mengalir dari yang panas

ke yang dingin.Hukum fourier menyatakn bahwa k tidak bergantung pada gradient suhu tetapi tidak

selalu demikian halnya terhadap suhu itu sendiri.

Zat padatyang nilai k nya rendah di manfaatkan sebagai isolator kalor untuk membuat aliran kalor minimum. Bahan – bahan isolasi berpori seperti busa polistirena, berfungsi menangkap udara,sehinnga dengan demikian meniadakan konveksi.

Perpindahan panas secara konduksi dapat di bagi menjadi dua :

1. Konduksi keadaan steady

2. Konduksi keadaan unsteady

Konduktivitas termal

Mekanisme konduksi termal pada gas cukup sederhana. Energi kinetic molekul di tunukkan

oleh suhunya, jadi pada bagian bersuhu tinggi molekul – molekul mempunyai kecepatan yang lebih

tinggi dari pada yang berada pada bagian yang bersuhu rendah. Jika suatu molekul bergerak dari

daerah bersuh tinggike daerah bersuhu rendah, maka molekul itu menyangkut energy kinetic ke

bagian system yang suhunya lebih rendah.

Nilai konduktivitas termal beberapa bahan di berikan dalam daftar yaitu, Bahan w/m0 c Btu / h .ft.0 F Logam Perak 410 237 Tembaga 385 223 Aluminium 202 117 Nikel 93 54 Besi 73 42 Baja karbon 1% 43 25 Timbale 35 20,3

Baja krom/nikel (18 Cr,8% Ni) 16,3 9,4 Bukan logam Kuarsa (sejajar sumbu) 41,6 24 Magnesit 4,15 2,4 Marmer 2,08 – 2,94 1,2 -1,7 Batu pasir 1,83 1,06 2

Kaca, jendela 0,78 0,45 Kayu maple/ek 0,17 0,096 Serbuk gergaji 0,059 0,034

Wol kaca 0,038

0,022

Zat cair

Air-raksa

8,21 4,74 Air 0,556 0,327 Amonia 0,540 0,312 Minyak lumas 0,147 0,085 Freon 12,ccl2 F2 0,073

0,042

Gas

Hidrogen

0,175 0,101 Helium 0,141 0,081 Udara 0,024 0,0139 Uap air (jenuh) 0,0206 0,0119 Karbon dioksida 0,0146 0,00844

Satuan untuk konduktivitas termal ialah watt per meter per derajat celcius. Energi termal

dihantarkan dalam zat padat menurut salah satu dari 2 modus berikut : melalui gateran kisi atau

dengan angkutan melalui elektron bebas.

2. Perpindahan Panas Secara Konveksi

Bila arus atau partikel – partikel makroskopik fluida melintas suatu permukaan

tertentu,seperti umpamanya, bidang batas suatu volume kendali arus itu akan ikut membawa serta

seumlah tertentu entalpi. Aliran entalpi demikian disebut aliran konveksi kalor/singkatnya konveksi.

Oleh karena konveksi itu konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik yang hanya berlangsung

bila haya ada gaya yang bekerja pada partikel / ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan

gaya gesekan konveksi sangat erat kaitannya dengan mekanika fliuda. Bahkan, secara termodinamik,

konveksi itu dianggap bukan sebagai aliran kalor, tetapi sebagai aliran kalor luksentalpi.

Pengidentifikasian konveksi dengan aliran kalor hanyalah untuk memudahkan saja, karena dalam

prakteknya sulit untuk membedakan antara konveksi dengan konduksi yang sebenarnya apabila

keduanya di gabungkan dibawah satu nama konveksi saja. Contoh konveksi adalah perpindahan

entalpi oleh pusaran- pusaran (eddy) aliran turbulen dan oleh arus udara panas yang mengalir melintas

dan menjauhi radiator ( pemanas) biasa.

3