Perpindahan/Perambatan Kalor (Panas)


Kalor itu adalah berupa suatu energi. Dimana berdasar hukum kekekalan energi, energi dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lain dan dapat pula berubah bentuk, dari bentuk energi satu ke energi lain

Kalor dapat merambat melalui tiga macam cara yaitu:

1. Konduksi Perambatan kalor tanpa disertai perpindahan bagian-bagian zat perantaranya, biasanya terjadi pada benda padat. H = K . A . (DT/ L) H = jumlah kalor yang merambat per satuan waktu
DT/L = gradien temperatur (ºK/m) K = koefisien konduksi A = luas penampang (m²) L = panjang benda (m)
2. Konveksi

Perambatan kalor yang disertai perpindahan bagian-bagian zat, karena perbedaan massa jenis.

H = K . A . DT

H = jumlah kalor yang merambat per satuan waktu
K = koefisien konveksi
DT = kenaikan suhu (ºK)

3. Radiasi

Perambatan kalor dengan pancaran berupa gelombang-gelombang elektromagnetik.

Pancaran kalor secara radiasi mengikuti Hukum Stefan Boltzmann:

W = e . s . T4

W = intensitas/energi radiasi yang dipancarkan per satuan luas per satuan waktu
s = konstanta Boltzman =5,672 x 10-8 watt/cm2.ºK4
e = emisivitas (o < e < 1) T = suhu mutlak (ºK)

Benda yang dipanaskan sampai pijar, selain memancarkan radiasi kalor juga memancarkan energi radiasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 10-6 s/d 10-5 m. Untuk benda ini berlaku hukum PERGESERAN WIEN, yaitu:

lmax . T = C

C = konstanta Wien = 2.9 x 10-3m ºK
Kesimpulan:

1. Semua benda (panas/dingin) memancarkan energi radiasi/kalor
2. Semakin tinggi suhu benda. semakin besar radiasinya dan semakin pendek panjang gelombangnya.
3. Koefisien emisivitas benda tergantung pada sifat permukaannya.Benda hitam sempurna mempunyai nilai e = 1 merupakan pemancar dan penyerap kalor yang paling baik.

Contoh:

1. Air mengalir dengan laju alir 3 liter/menit. Jika suhu awal air 20ºC dan seluruh kalor diberikan pada air, hitunglah suhu air panas!

Jawab:

misalkan suhu air panas ta
Q = 3 liter/menit = 3 dm3/60 detik = 50 cm3/detik
berarti V = 50 cm3 ® m = r .V = 1 . 50 = 50 gram

t = 1 detik 1 joule = 0.24 kal

E = Q ® 0,24 P.t = m. c. t

0.24 . 3500 . 1 = 50. 1 ( ta – 20 ) ® ta = 36.8ºC

2. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27ºC. Jika suhu sekelilingnya 77ºC, hitunglah:
a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab:

Benda hitam: e = 1 ; s = 5,672.10-8 watt/m2K4

a. W = e s ( T24 – T14) ® T1 = 300ºK ; T2 = 350ºK
= 1. 5,672.10-8 (3504 – 3004)
= 391,72 watt/m2

b. W = E/A.T ® E = W. A. t
E = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule

3. Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1 meter, keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi adalah 500ºC dan suhu pada ujung kuningan 350ºC. Bila koefisien konduksi termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu pada titik sambungan antara besi dan kuningan!

Jawab:

Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka

[K . A . (DT/L)] besi = [K . A . (DT/L)] kuningan

K . A (500 – T)/2 = 3 KA (T – 350)/l

T= 2600/7= 371,4ºC

Tinggalkan Balasan

Please log in using one of these methods to post your comment:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s