Makalah Perpindahan Panas Secara Konduksi

Transkripsi

1 Makalah Perpindahan Panas Secara Konduksi Disusun oleh : Nama : Anom Dwi Kusuma Siska Marinda Kelas : IV A PRODI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA 2016

2 KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT atas nikmat dan karunia-nya penyusun dapat menyelesaikan penyusunan makalah berjudul PERPINDAHAN PANAS SECARA KONDUKSI ini. Salawat dan salam juga penyusun persembahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat serta pengikutnya sampai akhir zaman. Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Untuk itu penulis masih mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun guna penyempurnaan makalah di masa datang. Akhir kata penyusun mengharapkan semoga makalah ini dapat bermanfaat dan berguna baik bagi penyusun maupun bagi pembaca, Amin. Samarinda, Februari 2016 Penyusun 1 P a g e

3 Daftar Isi KATA PENGANTAR... 1 DAFTAR ISI... 2 BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan... 4 BAB II PEMBAHASAN 1. Perpindahan Panas Perpindahan panas secara konduksi Contoh gambar Perpindahan panas secara konduksi Contoh soal Perpindahan panas secara konduksi BAB III PENUTUP 1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA P a g e

4 BAB 1 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Perpindahan kalor dari suatu zat ke zat lain seringkali terjadi dalam industri proses. Pada kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor, untuk mencapai dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Kondisi pertama yaitu mencapai keadaan yang dibutuhkan untuk pengerjaan, terjadi umpamanya bila pengerjaan harus berlangsung pada suhu tertentu dan suhu ini harus dicapai dengan jalan pemasukan atau pengeluaran kalor. Kondisi kedua yaitu mempertahankan keadaan yang dibutuhkan untuk operasi proses, terdapat pada pengerjaan eksoterm dan endoterm. Disamping perubahan secara kimia, keadaan ini dapat juga merupakan pengerjaan secara alami. Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energy dari suatu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut. Karena beda suhu terdapat di seluruh alam semesta, maka aliran panas bersifat seuniversal yang berkaitan dengan tarikan gravitasi. Tetapi tidak sebagaimana halnya gravitasi, aliran panas tidak di kendalikan oleh sebuah hubungan yang unik, namun oleh kombinasi dari berbagai hukum fisika yang tidak saling bergantungan. Kepustakaan perpindahan panas pada umumnya mengenal tiga cara perpindahan panas yaitu, konduksi (conduction, juga dikenal dengan istilah hantaran), konveksi (convection, juga dikenal dengan istilah aliran), radiasi (radiartion). B. Rumusan Masalah 1. Apakah pengertian dari perpindahan panas secara konduksi? 2. Apa saja contoh gambar dari perpindahan panas secara konduksi? 3. Apa saja contoh soal dari perpindahan panas secara konduksi? 3 P a g e

5 C. Tujuan 1. Memahami pengertian perpindahan panas secara konduksi. 2. Mengetahui bentuk dari perpindahan panas secara konduksi dalam bentuk berupa gambar. 3. Mengetahui jenis soal dari perpindahan panas secara konduksi. 4 P a g e

6 BAB II PEMBAHASAN A. Perpindahan Panas Perpindahan panas merupakan ilmu untuk meramalkan perpindahan energi dalam bentuk panas yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material. Dalam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan panas yang terjadi, atau yang lebih dikenal dengan laju perpindahan panas. Maka ilmu perpindahan panas juga merupakan ilmu untuk meramalkan laju perpindahan panas yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Perpindahan kalor dapat didefinisikan sebagai suatu proses berpindahnya suatu energi (kalor) dari satu daerah ke daerah lain akibat adanya perbedaan temperatur pada daerah tersebut. Ada tiga bentuk mekanisme perpindahan panas yang diketahui, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. B. Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana kalor mengalir dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung sehingga terjadi pertukaran energi dan momentum. Laju perpindahan panas yang terjadi pada perpindahan panas konduksi adalah berbanding dengan gradien suhu normal sesuai dengan persamaan berikut Persamaan Dasar Konduksi : [ ] (1) Keterangan : q = Laju Perpindahan Panas (kj / det,w) k = Konduktifitas Termal (W/m. C) A = Luas Penampang (m²) dt = Perbedaan Temperatur ( C, F ) dx = Perbedaan Jarak (m / det) ΔT = Perubahan Suhu ( C, F ) 5 P a g e

7 dt/dx = gradient temperatur kearah perpindahan kalor.konstanta positif k disebut konduktifitas atau kehantaran termal benda itu, sedangkan tanda minus disisipkan agar memenuhi hokum kedua termodinamika, yaitu bahwa kalor mengalir ketempat yang lebih rendah dalam skala temperatur. Hubungan dasar aliran panas melalui konduksi adalah perbandingan antara laju aliran panas yang melintas permukaan isothermal dan gradient yang terdapat pada permukaan tersebut berlaku pada setiap titik dalam suatu benda pada setiap titik dalam suatu benda pada setiap waktu yang dikenal dengan hukum fourier. Dalam penerapan hokum Fourier (persamaan 1) pada suatu dinding datar, jika persamaan tersebut diintegrasikan maka akan didapatkan : q k = (T2-T1)....(2) Bilamana konduktivitas termal (thermal conductivity) dianggap tetap. Tebal dinding adalah Δx, sedangkan T 1 dan T 2 adalah temperatur muka dinding. Jika konduktivitas berubah menurut hubungan linear dengan temperatur, seperti K = K 0 (1 + βt), maka persamaan aliran kalor menjadi: q k =... (3) tetapan kesetimbangan (K) adalah sifat fisik bahan atau material yang disebut konduktivitas termal. Persamaan (1) merupakan persamaan dasar tentang konduktivitas termal. Berdasarkan rumusan itu maka dapatlah dilaksanakan pengukuran dalam percobaan untuk menentukan konduktivitas termal. Berbagai bahan pada umumnya, konduktivitas termal itu sangat bergantung pada suhu. 6 P a g e

8 Daftar tabel konduktivitas termal berbagai bahan pada 0 o C Konduktivitas Termal Bahan W/m. o C Btu/h.ft. o F Logam Perak (murni) Tembaga (murni) Nikel (murni) Besi (murni) Baja karbon, 1% C Timbal (murni) Baja karbon- nikel (18% cr, 8% ni 35 20,3 Bukan logam Kuarsa (sejajar sumbu) 41,6 24 Magnesit 4,15 2,4 Marmar 2,08 2,94 1,2-1,7 Batu pasir 1,83 1,06 Kaca, jendela 0,78 0,45 Sayu maple atau ek 0,17 0,096 Serbuk gergaji 0,059 0,034 Wol kaca 0,038 0,022 Zat cair Air-raksa 8,21 4,74 Air 0,556 0,327 Amonia 0,540 0,312 Minyal humas, SAE 50 0,147 0,085 Freon 12, 22FCCI 0,073 0,042 Gas Hidrogen 0,175 0,101 Helium 0,141 0,081 Udara 0,024 0,0139 Uap air (jenuh) 0,0206 0,0119 Karbondioksida 0,0146 0, P a g e

9 1. Contoh Gambar. 8 P a g e

10 2. Contoh Soal 1. Suhu udara dalam sebuah ruangan sebesar 20 C, sedangkan suhu permukaan jendela padaruangan tersebut 30 C. Berapa laju kalor yang diterima oleh jendelakaca seluas 1,5 m 2, jika koefisien konveksi udara saat itu 7,5 X 10 J1 kal/s m 2 C Jawab: AT = t 2 t 1 =30 C-20 C= 10 C A = 1, 5 m 2 h =7,5x 10-1 kal/sm 2 C H =h.a.δt (7,5 x 10-1 kal/sm 2 C) (1,5m 2 ) (10 C) = 11,25kal Jadi, laju kalor yang diterima oleh jendela kaca 11,25 kal 2. Mungkinkah perpindahan kalor secara konduksi terjadi antara atom/molekul zat cair? Jawab: Cermati contoh berikut ini. Ketika sebatang besi dipanaskan, kalor berpindah dari suatu atom/molekul besi ke atom/molekul besi lainnya sehingga bisa dikatakan perpindahan kalor secara konduksi terjadi antara atom/molekul zat padat. Perpindahan kalor secara konduksi tidak terjadi antara atom/molekul zat cair karena antara atom/molekul zat cair terjadi perpindahan kalor secara konveksi dan demikian juga antara atom/molekul zat gas terjadi perpindahan kalor secara konveksi. 9 P a g e

11 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Yang Perpindahan kalor merupakan suatu proses berpindahnya suatu energi (kalor) dari satu daerah ke daerah lain akibat adanya perbedaan temperatur pada daerah tersebut. Terdapat 3 jeni sperpindahan kalor yaitu perpindahan kalor konduksi, konveksi dan radiasi. Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana kalor mengalir dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung sehingga terjadi pertukaran energi dan momentum. Persamaan Dasar Konduksi : [ ] (1) B. Saran Kami sadar bahwa pada makalah yang kami buat ini terdapat banyak kekurangan, maka diperlukan kritik dari dosen pembimbing dan pembaca agar memberikan kritikan yang bersifat membangun agar makalah ini bermanfaat. 10 P a g e

12 DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2011 contoh soal perpindahan panas secara konduksi bitstream / /26478/4/ Chapter%20II.pd diakses 29 Februari 2016 Anonim, 2011 contoh gambar perpindahan panas konduksi, diakses diakses 29 Februari 2016 Anonim, 2012 Soal dan Pembahasan Perpindahan Kalor (Konduksi, Konveksi, Radiasi) ~ matta annisa Anonim, 2012 Pengertian dan Contoh Konduksi, Konveksi, Radiasi - Kita Punya Diakses 29 Februari 2016 Jabir Jayanti, yang bergemuru: makalah dasar-dasar perpindahan kalor, diakses 29 Februari 2016 Muda guru, 2009 contoh perpindahan panas secara konduksi dalam kehidupan sehari-hari - diakses 29 februari P a g e