P4. Perpindahan Kalor pada benda fisis.pdf

P4. Perpindahan Kalor pada benda fisis.pdf

1. Pertemuan4

2. KALOR
Salahsatubentukenergiyangmengalirkarena
adanyaperbedaansuhudanataukarenaadanya
usahaataukerjayangdilakukanpadasistem.
oJikaduazatataulebihmempunyaisuhuyang
berbedadanterisolasiolehsistem,makakalor
akanmengalirdarisuhutinggikesuhurendah.
oJikasistemterisolasiseluruhnya,tidakadaenergi
yangbisamengalirkedalamataukeluar.

3. Perjanjiantanda
Jumlahenergiyangdipindahkandarisistemke
lingkungannyaakibatperbedaansuhudiberisimbol
Q.
Kalor(+) ketikamenyerapkalor
Kaor(-) ketikamelepaskalor

4. KAPASITAS KALOR
Adalahjumlahkaloryangdiperlukanuntuk
menaikkantemperaturdarisuatubahansebesar1
o
C.
JikasistemmengalamiperubahansuhudariT
ikeT
f
selamaperpindahankalor,kapasitaskalorrata-rata
sistemadalahifTT
Q
rataratakalorKapasitas



5. Ketikakeduanya, Qdan(T
f-T
i) mengecil, makaharga
kapasitaskalor:
Kapasitaskalormolar (C
m) adalah
Kapasitaskalorpadatekanantetapdirumuskan:
umumnyaC
pmerupakanfungsi(P,T)dT
dQ
TT
Q
C
ifTT
if




lim dT
dQ
n
C
m
1
 P
p
dT
dQ
C 







6. Kapasitaskalorpadavolume tetapdirumuskan:
umumnyaC
vmerupakanfungsi(V,T).
Setiapkapasitaskalormerupakanfungsidaridua
peubah.Namun,dalamselangkecilvariasikoordinat,
kapasitaskalordapatdianggaptetapV
V
dT
dQ
C 







7. Kapasitaskalordalamsistem
sederhana

8. KALOR LATEN
Bilabahanmengalamiperubahanfasa. Misalnyapadat
menjadicair(mencair), cairmenjadiuap(mendidih)
danperubahanstrukturkristal(zatpadat). Energi
yang diperlukandisebutkalortransformasi.
Kaloryang diperlukanuntukmerubahfasadaribahan
bermassamadalahmLQ

9. PerpindahanKalor
oBiladuabendaataulebihterjadikontaktermal,makaakan
terjadiairankalordaribendayangbertemperaturlebih
tinggikebendayangbertemperaturlebihrendah,hingga
tercapainyakesetimbangantermal.
oKalorberpindahdarisatutempatataubendakeyanglain
dengantigacara:
1.konduksi
2.konveksi
3.radiasi

10. KONDUKSI
Berpindahnyakalordarisatutempatketempatlain dengan
caratumbukanantarmolekul.x
T
A
t
Q



•Sebuahlempengbahanyang
mempunyailuasAdengan
ketebalan∆x,yangkedua
permukaanmempunyaisuhu
berbeda,dx
dT
KA
dt
dQ


11. Gabungandualempengtipisdaribahanyang dengan
ketebalanmasing-masingL
1danL
2. konduktivitas
masing-masingbahanadalahK
1danK
2)/(
)(
21
ii
KL
TTA
Q




12. Contoh:
Batanglogamyangterbuatdarialuminiumdengan
panjang20cmdanluaspenampang2cm
2
dengan
suhuT
1=10
o
CdanT
2=100
o
C.Hitung
(a)Gradiensuhu
(b)Kaloryang mengalirper satuanwaktu, konduktivitas
termalaluminium202 W/m
o
C
Jawab:
(a)Besarnyagradiensuhu
(b)Perpindahankalorsecarakonduksi??
dx
dT dx
dT
KA
t
Q


13. Balokbesiberpenampangkecildengansuhukeduaujung
dibuattetapyaitu500
O
Cdan100
O
C.Jikapanjangbesi50
cm.Berapakahlajukalorpersatuanluasyangmelewati
baloktersebut.(konduksivitastermalbesi=75W/m.K)
AndaikanlahkonduksikalorterjadipadalajuyangtetapQ
melaluidindingsilinderberonggadenganjejaridalamr
1
padatemperaturT
1danjejariluarr
2padatemperaturT
2.
untuksilinderyangpanjangnyaLdankonduktivitastermal
tetapK,buktikanlahbahwaperbedaansuhuantarakedua
permukaandindingdirumuskandalampersamaan:1
2
21
ln
2 r
r
LK
Q
TT



14. Berdasarkanpersamaan
Luasselimutsilinder(A) = 2πrL, maka
Diintegralkan:dx
dT
KA
t
Q
 dTKL
r
dr
Q 2 

2
1
2
1
2
T
T
r
r
dTKL
r
dr
Q  1
2
21
ln
2 r
r
LK
Q
TT



15. KONVEKSI
Adalahperpindahankalorakibatpergerakanzatalir
yangdipanaskanpadapermukaannya.Energi(atau
kalor)yangdipindahkanbergantungpadalajudari
aliranzatalirpembawakalor.
Untukkecepatanlapisanzatalirdekatpermukaan,
perpindahankalornyaadalahnol.

16. Tigajenisperpindahankalordengan
carakonveksi
Konveksiyangdipaksaadalahjikazataliryang
dipanaskanbergerakdenganpompa.
Konveksialamiahadalahkonveksidimanazatalir
mengalirakibatperbedaanrapatmassa.
Konveksiperubahanfasesepertiyangdiamatipada
fenomenapenguapanataupengembunan.ThA
t
Q


17. RADIASI
Perpindahankalorakibatpancarandari
permukaanbenda.
Energiyangdipancarkandengancararadiasi
disebutenergiradian.
Banyaknyaenergiradianyangdipancarkandari
permukaansebuahbendaolehStefan-Boltzman
ditetapkansebesar4
TAe
t
Q


18. Emisivitas
Adalahdayapancarpermukaanyangnilainyaantara0
sampai1.Pemancaryangterbaikadalahpermukaan
yangmenyerapterbaik.
Permukaanyangdapatmenyerapseluruhenergiyang
datangpadanyatidakmemantulkanenergiradian,
olekkarenaituwarnanyanampakhitam.
Permukaanyangdapatmenyerapseluruhenergiyang
datangpadanyadisebutpermukaanhitamsempurna
danbendayangpermukaannyasepertiinidisebut
bendahitamsempurna(blackbody).

19. Contoh:
Tentukanemitansiradian darisebuahbendahitam
sempurnapadasuhu37
o
C ?
Suhukerjafilamentungsten suatulampupijarsebesar
2460 K dankeserapannya0,35. berapacm
2
-kahluas
permukaanfilamensuatulampuberdaya100 W ?

20. TUGAS
Review JurnalTentang
Termodinamika
Dikumpulkanminggudepan