Perpindahan Panas Konveksi, Radiasi dan Konduksi Lengkap
Wednesday, 15 January 2020
Add Comment
Panas suatu benda tergantung pada suhu benda tersebut. Semakin tinggi
suhu benda, maka benda semakin panas. Panas berpindah dari tempat yang
bersuhu tinggi ke tempat bersuhu rendah. Bahan yang dapat menghantarkan
kalor disebut konduktor kalor, misalnya besi, baja, tembaga, seng, dan
aluminium (jenis logam). Adapun penghantar yang kurang baik/penghantar
yang buruk disebut isolator kalor, misalnya kayu, kaca, wol, kertas, dan
plastic (jenis bukan logam). Apabila ditinjau dari cara perpindahannya,
ada tiga cara dalam perpindahan kalor yaitu:
- konveksi (aliran),
- radiasi (pancaran), dan
- konduksi (hantaran).
Konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya perbedaan massa jenis dalam zat tersebut. Perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikel-partikel zatnya disebut konveksi/aliran. Selain perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair, ternyata konveksi juga dapat terjadi pada gas/udara. Peristiwa konveksi kalor melalui penghantar gas sama dengan konveksi kalor melalui penghantar air. Perpindahan panas secara konveksi terjadi melalui aliran zat. Misalnya, es batu yang mencair dalam air panas. Panas dari air panas berpindah ke es batu. Panas berpindah bersama mengalirnya air panas ke es batu. Panas tersebut menyebabkan es batu meleleh. Peristiwa konveksi juga terjadi pada proses terjadinya angin darat dan angin laut.
- Angin Darat,Angin darat terjadi pada malam hari dan berhembus dari darat ke laut. Hal ini terjadi karena pada malam hari udara di atas laut lebih panas dari udara di atas darat, sehingga udara di atas laut naik diganti udara di atas darat. Maka terjadilah aliran udara dari darat ke laut. Angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan menuju ke laut untuk menangkap ikan.
- Angin Laut, Angin laut terjadi pada siang hari dan berhembus dari laut ke darat. Hal ini terjadi karena pada siang hari udara di atas darat lebih panas dari udara di atas laut, sehingga udara di atas darat naik diganti udara di atas laut. Maka terjadilah aliran udara dari laut ke darat. Angin laut dimanfaatkan oleh nelayan untuk kembali ke darat atau pantai setelah menangkap ikan. Pemanfaatan konveksi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain: pada sistem pendinginan mobil (radiator), pembuatan cerobong asap, dan lemari es.
Energi kalor matahari dapat sampai ke bumi melalui pancaran atau
radiasi, kita ketahui bahwa antara matahari dengan bumi berupa ruang
hampa udara, sehingga kalor dari matahari sampai ke bumi tanpa melalui
zat perantara. Ketika matahari bersinar di siang hari, kalian merasa
gerah, padahal kita berada jauh dari matahari. Demikian juga saat kalian
duduk di dekat api unggun. Kalian akan merasakan hangatnya api unggun.
Saat kita berada di dekat api unggun badan kita terasa hangat karena
adanya perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita secara radiasi.
Walaupun di sekitar kita terdapat udara yang dapat memindahkan kalor secara konveksi, tetapi udara merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Jika antara api unggun dengan kita diletakkan sebuah penyekat atau tabir, ternyata hangatnya api unggun tidak dapat kita rasakan lagi. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi perpindahan panas. Perpindahan panas seperti ini disebut radiasi. Jadi, radiasi adalah perpindahan panas tanpa zat perantara. Dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah dalam bentuk cahaya, karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa, maka kalor pun dapat merambat dalam ruang hampa.
Walaupun di sekitar kita terdapat udara yang dapat memindahkan kalor secara konveksi, tetapi udara merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Jika antara api unggun dengan kita diletakkan sebuah penyekat atau tabir, ternyata hangatnya api unggun tidak dapat kita rasakan lagi. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi perpindahan panas. Perpindahan panas seperti ini disebut radiasi. Jadi, radiasi adalah perpindahan panas tanpa zat perantara. Dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah dalam bentuk cahaya, karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa, maka kalor pun dapat merambat dalam ruang hampa.
Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara. Namun, zat
perantara tersebut tidak ikut berpindah (bergerak). Cobalah membakar
ujung besi dan ujung besi lainnya kamu pegang, setelah beberapa lama
ternyata ujung besi yang kamu pegang lama kelamaan terasa semakin panas.
Atau ketika kita mengaduk kopi yang panas, jari-kita ikut merasakan
panas yang berasal dari air kopi. Hal ini disebabkan adanya perpindahan
kalor yang melalui besi. Peristiwa perpindahan dari ujung besi kalor
yang dipanaskan ke ujung besi yang kamu pegang mirip dengan perpindahan
buku yang kamu lakukan, di mana molekul-molekul besi yang menghantarkan
kalor tidak ikut berpindah. Tidak semua benda dapat memindahkan kalor
secara konduksi.
Contoh:
H = Jumlah kalor merambat setiap detik (J/s)
k = Koefisien konduksi termal (J/msK)
A = luas penampang pada batang (m)
L = Panjang pada Batang (m)
∆ T = perbedaan suhu di kedua ujung batang (K)
Bila koefisien konduksi termalnya 0,2 kal/ms0C, tentukan jumlah kalor yang merambat per satuan luas & per satuan waktu!
Diketahui :
L = 2 m
A = 20 cm2 = 2 x 10-3 m2
k = 0,2 kal/ms0C
∆ T = 500C
Pertanyaan : H
Jawab :
H = k A ∆ T/L
= (0,2 kal/ms0C)(2 x 10-3 m2) 500C/2 m
= 0,01 kal/s
Q = Kalor yang dipancarkan benda (J)
T = suhu mutlak (K)
e = emisitas bahan
σ = Tetapan Stefan Boltzman (5,672 x 10-8 W/m2K4 )
A = Luas Penampang benda (m2)
Jika bola lampu berpijar dengan suhu 1.000 K selama 5 second (σ = 5,67 x 10-8 W/m2K4 ), maka hitunglah jumlah energi radiasi yang dipancarkan oleh lampu pijar tersebut.
Diketahui :
T = 1.000 K
A = 10-6 m2
t = 5 s
e = 0,5
σ = 5,67 x 10-8 W/m2K4
Pertanyaan : Q
Jawab :
∆Q/∆t = e σ A T4
∆Q = e σ A T4 ∆t
= (0,5) (5,67 x 10-8 W/m2K4 ) (10-6 m2) (1.000 K)4(5s)
= 14,175 x 10-2 J
Keterangan :
H = Laju perpindahan (J/s)
h = Koefisien konveksi termal (j/sm2K)
A = Luas permukaan (m2)
∆ T = Perbedaan suhu (K)
Bila fluida tersebut mengalir di sebuah dinding dengan suhu 1000C menuju dinding lainya dengan suhu 200C dan kedua dinding dalam keadaan yang sejajar, maka berapa besarnya kalor yang dirambatkan?
Diketahui :
h = 0,01 kal/ms0C
A = 20 cm2 = 2 x 10-3 m2
∆ T = (1000C-200C) = 800C
Jawab :
H = h A ∆ T
= (0,01 kal/ms0C) (2 x 10-3 m2) (800C)
= 16 x 10-4 kal/s
Penelusuran yang terkait dengan Perpindahan Panas
Contoh:
- Benda yang terbuat dari logam akan terasa hangat atau panas jika ujung benda dipanaskan, misalnya ketika memegang kembang api yang sedang dibakar.
- Knalpot motor menjadi panas saat mesin dihidupkan.
- Tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup rebusan air.
- Mentega yang dipanaskan di wajan menjadi meleleh karena panas.
Rumus Konduksi, Radiasi & Konveksi
Setelah kita membahas tentang pengertian dari Konduksi, Radiasi & Konveksi, selanjutnya kita akan membahas suatu Rumus dari Konduksi, Radiasi & Konveksi.1. Rumus Konduksi
Q ∆t = H = k.A.H = Jumlah kalor merambat setiap detik (J/s)
k = Koefisien konduksi termal (J/msK)
A = luas penampang pada batang (m)
L = Panjang pada Batang (m)
∆ T = perbedaan suhu di kedua ujung batang (K)
Contoh Soal Konduksi :
Sebuah batang logam mempunyai panjang 2 m, dan memiliki luas penampang 20 cm2 dan perbedaan suhu kedua ujungnya 500C.Bila koefisien konduksi termalnya 0,2 kal/ms0C, tentukan jumlah kalor yang merambat per satuan luas & per satuan waktu!
Diketahui :
L = 2 m
A = 20 cm2 = 2 x 10-3 m2
k = 0,2 kal/ms0C
∆ T = 500C
Pertanyaan : H
Jawab :
H = k A ∆ T/L
= (0,2 kal/ms0C)(2 x 10-3 m2) 500C/2 m
= 0,01 kal/s
2. Rumus Radiasi
∆Q ∆t = e.Q = Kalor yang dipancarkan benda (J)
T = suhu mutlak (K)
e = emisitas bahan
σ = Tetapan Stefan Boltzman (5,672 x 10-8 W/m2K4 )
A = Luas Penampang benda (m2)
Contoh Soal Radiasi :
Sebuah lampu pijar memakai kawat wolfram dengan luas (A) 10-6 m2 dan emisivitasnya (e) 0,5.Jika bola lampu berpijar dengan suhu 1.000 K selama 5 second (σ = 5,67 x 10-8 W/m2K4 ), maka hitunglah jumlah energi radiasi yang dipancarkan oleh lampu pijar tersebut.
Diketahui :
T = 1.000 K
A = 10-6 m2
t = 5 s
e = 0,5
Pertanyaan : Q
Jawab :
∆Q/∆t = e σ A T4
∆Q = e σ A T4 ∆t
= (0,5) (5,67 x 10-8 W/m2K4 ) (10-6 m2) (1.000 K)4(5s)
= 14,175 x 10-2 J
3. Rumus Konveksi
H = h. A. ∆TKeterangan :
H = Laju perpindahan (J/s)
h = Koefisien konveksi termal (j/sm2K)
A = Luas permukaan (m2)
∆ T = Perbedaan suhu (K)
Contoh Soal Konveksi :
Suatu Fluida memiliki koefisien konveksi termal 0,01 kal/ms0C dan memiliki luas penampang aliran 20 cm2.Bila fluida tersebut mengalir di sebuah dinding dengan suhu 1000C menuju dinding lainya dengan suhu 200C dan kedua dinding dalam keadaan yang sejajar, maka berapa besarnya kalor yang dirambatkan?
Diketahui :
h = 0,01 kal/ms0C
A = 20 cm2 = 2 x 10-3 m2
∆ T = (1000C-200C) = 800C
Jawab :
H = h A ∆ T
= (0,01 kal/ms0C) (2 x 10-3 m2) (800C)
= 16 x 10-4 kal/s
Penelusuran yang terkait dengan Perpindahan Panas
- soal perpindahan panas dan penyelesaiannya
- contoh perpindahan panas secara konduksi berdasarkan bacaan
- simbol perpindahan panas
- contoh soal perpindahan panas konveksi pada silinder
- 3 cara perpindahan panas beserta contohnya
- prinsip perpindahan panas
- perpindahan panas menurut para ahli
- contoh perpindahan kalor secara konduksi konveksi dan radiasi dalam kehidupan sehari-hari
0 Response to "Perpindahan Panas Konveksi, Radiasi dan Konduksi Lengkap"
Post a Comment