PERPINDAHAN KALOR

KELOMPOK 4ANGGOTA : • Devi Purnama Sari• Fina Dini Renata• Galih Bhara Guseko• Rafi Presda Maulana• Ratu Belva Hasari• Retna Hasanah• Rifky Thasani H• Wanda Dwi Nugraha

X-9

PERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSI

Kalor dapat berpindah dengan berbagai cara, yaitu dengan melalui :A. KONDUKSI (hantaran) Adalah perpindahan kalor melalui zat perantara tanpa disertai

perpindahan partikel-partikel zat. Umumnya melalui zat padat.

Berdasarkan daya hantar kalornya, zat dapat dibedakan sebagai: Konduktor : zat yang mudah menghantarkan kalor

Contoh : logam Isolator : zat yang sukar menghantarkan kalor

Contoh : kayu, karet, air, udara

LAJU KONDUKSI

H = laju aliran kalor (J/s atau watt)Q = kalor yang dipindahkan (joule)t = waktu (s)k = konduktivitas termal zat (W/mK)A = luas penampang melintang (m2)∆t = perubahan suhu (C atau K)l = tebal penghantar (m)

ltA. k.

tQH

LUAS PENAMPANG = A

T1

T2KALOR

Bahan k

Emas 300

Besi 80

Kaca 0.9

Kayu 0.1 – 0.2

Bahan k

Beton 0.9

Air 0.6

Udara 0.024

Alumunium 240

Tabel konduktivitas termal zat (W/mK)

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju konduksi kalor :1.Beda suhu antara kedua permukaan (∆T) makin

besar beda suhu, makin cepat perpindahan kalor.2.Jarak antara kedua permukaan /tebal /panjang (l),

makin tebal, makin lambat perpindahan kalor.3.Luas permukaan (A), makin luas permukaan makin

cepat perpindahan kalor.4.Konduktivitas termal zat (k), merupakan ukuran

kemampuan zat menghantarkan kalor; makin besar nilai k, makin cepat perpindahan kalor.

PERPINDAHAN KALOR - KONDUKSI

CONTOH SOALSebuah pengaduk dari bahan aluminium yang memiliki panjang 0,400 m dan diameter 6.00 x 10-3 m digunakan untuk mengaduk larutan gula bersuhu 108o K. berapa kalor yang mengalir melalui pengaduk selama 5menit , jika suhu ujung lain pengaduk sama dengan suhu ruang 28o K? konduktivitas termal aluminium 210 W/(m K) Diketahui : Panjang konduktor d = 0,400 m

Diameter D = 6,00 x 10-3 m ∆T = T1 – T2 = 108o K – 28o K = 80o K

Waktu t= 5 menit = 300 s Konduktivitas termal k = 210 w/(m K)

Ditanyakan : Q?

Jawab : Luas Permukaan A = ∏R2 = A= ()

= x 9 x 10-6 m2

= Q = = (210) (9x10-6 ) x ( 80 )(300) / 0.400 = 3564 X 10-1 J = 356 J

LAJU KONVEKSI

th.A.tQH

tQ

h = koefisien konveksi (W/m2 K)

= laju konveksi (J/s)

A = luas permukaan benda yang bersentuhandengan fluida(m2)

ΔT = perbedaan suhu antara benda dan fluida(K)

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju konveksi kalor :

Luas permukaan benda (A), semakin luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida, semakin cepat kalor dipindahkan.

Perbedaan suhu (∆T), semakin besar beda suhu benda dengan permukaan fluida, semakin cepat kalor dipindahkan

Koefisien konveksi (h), bergantung pada bentuk, kedudukan permukaan dan diperoleh dengan percobaan. Misal h tubuh

manusia adalah 7,1 Js-1m-2K-1

PERPINDAHAN KALOR – KONVEKSI

CONTOH SOALPermukaan dalam suatu dinding rumah dijaga bersuhu tetap 20 K saat udara luar bersuhu 30 K. Berapa banyak kalor yang masuk ke dalam rumah akibat konveksi alami udara melalui dinding rumah berukuran 10m x 5 m selama 1 menit? Anggap koefisien konveksi rata – rata 4W m-1 K-1

Jawaban:Dik: A= 10 m x 5 m = 50 m2 ∆T= 30 K – 20 K = 10 K

t konveksi= 1 menit = 60 sec K = 4W m-1

K-1

Dit: Q?Jawab: = h. A . ∆T

Q= h . A. ∆T.tQ = 4 . 50 . 10 . 60Q= 120 000 J

PERPINDAHAN KALOR – RADIASI

Radiasi adalah hantaran kalor yang tidak memerlukan medium perantara, seperti kalor dari matahari yang sampai ke bumi.Laju aliran kalor tiap satuan waktu dalam radiasi dirumuskan : T A..e

tQ

H 4

tQ = laju radiasi(J/s)

e = emisivitas (0 < e < 1)σ = Tetapan Stefan-Boltzman

= 5,67 x 10-8 Wm-2K-4

T = suhu mutlak(K)

Laju Radiasi

CONTOH SOAL

Sebuah bola tembaga jari – jari 3,5 cm dipanaskan dalam sebuah tumpu perapian bersuhu 427oC . Jika emisivitas bola 0,30 , berapa kah laju kalor yang dipancarkan nya? ( = 5,7 x 10 -8 W/(m2 K4))Jawaban:Dik: r = 3,5 cm A = ∏r2 = 22/7 (3,5 cm)2 = 38,5 cm2 = 38,5 x 10-4 m2

T = (427 + 273) K = 700 K e = 0.30 Dit: Q/t?Jawab: Q/t = e . . A . T4

= 0,30 . 5,7 x 10-8 . 38,5 x 10-4 . 7004

= 1,58 x 10 pangkat 1 = 16 W ( dinyatakan dalam dua angka penting)

LATIHAN SOAL Kawat lampu pijar yang memilik luas permukaan kira – kira 50 mm2 memancar kan energi dengan laju 2,85 J s-1. Jika kawat pijar dianggap sebagai benda hitam, tentukan suhu permukaan kawat pijar?Jawaban:Dik: A= 50mm2 = 50 x 10-6 m2 Q/t = 2,85 J s-1

e = 1 = 5,7 x 10-8 W/ (m2 K4) Dit: TJawab: Q/t = e . . A . T4

T4 = Q/t : e . . A T4 = 2,85 : 1 . 5,7 X 10-8 . 50 x10-6T4 = 2,85 : 285 x 10-14 = 10 12T = = 103 K

LATIHAN SOALKetika laju aliran kalor persatuan luas dari selembar material isolasi dengan ketebalan 3,0 mm adalah 8 k W m-2, penurunan suhu yang terjadi antara ujung ujung lembaran 100 K. hitung konduktivitas termal material tsb?Jawaban:Dik: P/A =8,0 kWm-2 d= 3,0 mm

∆t = 100 K Dit: k?Jawab: P=

= 8,0 =

k = = 0,24 Wm-1K-1