Perambatan
Kalor
Kalor dapat merambat melalui tiga macam cara
yaitu:
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)
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)
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: Semua benda
(panas/dingin) memancarkan energi radiasi/kalor Semakin tinggi suhu benda.
semakin besar radiasinya dan semakin pendek panjang gelombangnya. 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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar